新型可調(diào)諧電磁隱身斗篷設(shè)計(jì).pdf

1、調(diào)控電磁波傳播一直是科研工作者的一個(gè)重要目標(biāo)。最近，一種被稱(chēng)為電磁超材料的新概念的引入將會(huì)為人們控制電磁波的流動(dòng)提供有效的途徑。通過(guò)調(diào)整這種人工材料的微結(jié)構(gòu)單元，電磁超材料的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率可以被相應(yīng)地改變，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁波傳播的調(diào)控。基于這一新概念，大量的新型功能器件設(shè)計(jì)相繼被提出，如超級(jí)透鏡，電磁隱身斗篷，新功能濾波器等等。在這些新穎設(shè)計(jì)中，電磁隱身斗篷無(wú)疑是最能體現(xiàn)操縱電磁波的流動(dòng)這一特點(diǎn)了，因此也是當(dāng)前科學(xué)研究中的一大熱點(diǎn)問(wèn)題。

2、從2006年P(guān)endry和Leonhardt各自獨(dú)立揭示了一種完美隱身的可能性后，各種基于不同原理的電磁隱身斗篷井噴似地相繼被設(shè)計(jì)出來(lái)。但是，這些已經(jīng)報(bào)道的隱身斗篷的工作頻率都不能調(diào)諧。也就是說(shuō)，一旦斗篷設(shè)計(jì)制作好了后，它的隱身頻率就保持不變。顯然，如果能夠外部控制斗篷的隱身頻率，將會(huì)使其具有更大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　 本論文將針對(duì)這個(gè)問(wèn)題展開(kāi)研究工作，設(shè)計(jì)了幾種可調(diào)諧式的電磁隱身斗篷。我們首先簡(jiǎn)單回顧了電磁超材料的背景和發(fā)展過(guò)

3、程，介紹了由其引出了幾種新型器件如超級(jí)透鏡，電磁隱身斗篷等的研究現(xiàn)狀。第二章介紹了散射取消原理隱身斗篷，并給出了其二維、三維結(jié)構(gòu)下的解析表述。并從其解析的隱身?xiàng)l件出發(fā)，提出了基于散射取消原理的頻率可調(diào)諧的半導(dǎo)體、超導(dǎo)體隱身斗篷。通過(guò)改變這些斗篷的工作溫度或者半導(dǎo)體摻雜濃度，可以改變斗篷材料的介電常數(shù)，進(jìn)而調(diào)控隱身頻率。除了頻率可調(diào)設(shè)計(jì)以外，我們給出了一種隱身模式可調(diào)的半導(dǎo)體斗篷，通過(guò)分別改變兩層斗篷的工作溫度，能使斗篷在兩種不同隱身模式

4、下切換。第三章利用等效介質(zhì)模型闡述了高介電常數(shù)斗篷與散射取消斗篷之間的關(guān)系。我們證明這層高介電常數(shù)材料激發(fā)了近零或負(fù)的等效介電常數(shù)，從而提供了與物體反相的極化矢量，減小了整個(gè)系統(tǒng)對(duì)入射電磁波的散射作用。我們由散射系數(shù)出發(fā)，解析地導(dǎo)出了與傳統(tǒng)的平板共振腔的共振條件相似的隱身?xiàng)l件，為更好理解這種隱身原理提供了幫助。并從這個(gè)解析條件出發(fā)，提出基于雙負(fù)超材料的多頻率隱身斗篷設(shè)計(jì)和基于鐵電體的電場(chǎng)控制的頻率可調(diào)斗篷。最后我們總結(jié)了論文的工作，并展