電磁超材料的設(shè)計(jì)及其吸波性能的研究.pdf

1、電磁超材料作為一種材料設(shè)計(jì)新理念，它具有天然常規(guī)材料所不具備的超常物理性質(zhì)，是近十年來(lái)國(guó)際學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)之一。伴隨著電磁超材料的快速發(fā)展，其吸波性能的研究同樣引起了大家廣泛的關(guān)注。相對(duì)于傳統(tǒng)的吸波材料，超材料吸波器具有很多無(wú)以倫比的優(yōu)點(diǎn)，比如吸收強(qiáng)、厚度薄、質(zhì)量輕、頻率可調(diào)與電磁參數(shù)可設(shè)計(jì)以及在無(wú)損探測(cè)、太赫茲成像、隱身技術(shù)等領(lǐng)域潛在的應(yīng)用。本文從電磁超材料的吸波原理及研究方法出發(fā)，提出了基于耶路撒冷十字與正方形環(huán)的多頻帶微波段超材料

2、吸波器，并采用多反射干涉理論解釋其吸波機(jī)理。另外，分別采用對(duì)角排列與嵌套排列方式構(gòu)造了寬頻帶的太赫茲超材料吸波器，并討論了在TE與TM波很寬的入射角度下其吸波率。
　　本論文第一部分主要內(nèi)容是多頻帶微波段超材料吸波器的設(shè)計(jì)、模擬與實(shí)驗(yàn)，以及利用多反射干涉理論模型分析它的吸波機(jī)理。首先，研究了不同開口槽尺寸下，傳統(tǒng)開口諧振環(huán)(split ring resonator,SRR)超材料的吸波率，發(fā)現(xiàn)開口諧振環(huán)可等效為垂直交叉的I形結(jié)構(gòu)，

3、其吸收器可變?yōu)橐啡隼涫殖牧稀⒍鄠€(gè)不同尺寸的耶路撒冷十字結(jié)構(gòu)依次水平地組合到同一個(gè)超材料單元上，實(shí)現(xiàn)了多頻帶的完美吸波；同時(shí)，采用多反射干涉理論模型計(jì)算了耶路撒冷十字界面上的反射參數(shù)與透射參數(shù)，結(jié)果表明：在垂直入射情況下，計(jì)算的吸收率與模擬、實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致。其次，基于正方形環(huán)結(jié)構(gòu)采用嵌套排列設(shè)計(jì)了多頻帶的超材料吸波器，此種排列方式減小了超材料對(duì)外來(lái)電磁波極化方向與入射角度的依賴性，具有無(wú)極化與寬入射角度下的吸波性能。接著引入共振頻

4、率處的功率損耗密度分布對(duì)其吸波機(jī)理進(jìn)行了解釋。然后，通過優(yōu)化多反射干涉理論模型與正方形環(huán)界面的單元結(jié)構(gòu)計(jì)算了強(qiáng)耦合超材料的吸收率。結(jié)果表明：在TE與TM波不同的入射角度下，計(jì)算的吸波率與模擬的結(jié)果相同。
　　本論文第二部分主要是寬頻帶太赫茲超材料吸波器的設(shè)計(jì)與表征，以及在TE與TM波很寬的入射角度下其吸波率的研究。首先，基于金屬圓片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了單頻帶的太赫茲超材料吸波器，并引入兩金屬結(jié)構(gòu)層表面的電流及z向電場(chǎng)分布分析其吸波機(jī)理。利用