多維異向介質(zhì)的實(shí)現(xiàn)及其在隱身衣與天線等電磁器件中的應(yīng)用.pdf

1、異向介質(zhì)以其不同于傳統(tǒng)材料的許多特殊電磁效應(yīng)揭開了現(xiàn)代電磁學(xué)嶄新的一頁，成為近年來科學(xué)界的一個(gè)重要研究課題。本文以異向介質(zhì)為研究背景，著重討論了多維異向介質(zhì)的設(shè)計(jì)，及其在隱身衣、天線等電磁器件中的應(yīng)用。
　　 本文首先深入分析了傳統(tǒng)二維異向介質(zhì)構(gòu)造方法的局限性并提出了相應(yīng)的解決方案。我們指出，通過交叉嵌入的方法構(gòu)成的二維異向介質(zhì)，其兩個(gè)垂直方向諧振單元之間的耦合干擾效應(yīng)大大的減小，因此與傳統(tǒng)的方法相比可以實(shí)現(xiàn)更寬的帶寬及更低的損

2、耗。本文不僅從理論上給出了詳細(xì)的闡述，還通過實(shí)驗(yàn)對(duì)交叉嵌入結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)二維異向介質(zhì)的性能進(jìn)行了比較和論證。
　　 除了對(duì)多維異向介質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的討論之外，本文的另一個(gè)研究重點(diǎn)即為異向介質(zhì)在各種電磁器件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，其中最主要的是隱身衣和天線的設(shè)計(jì)。這些工作包括：
　　 提出了當(dāng)隱身衣的背景介質(zhì)為非均勻介質(zhì)的情況下隱身衣的設(shè)計(jì)方法。著重討論了當(dāng)隱身衣的背景介質(zhì)為分層或漸變介質(zhì)的情況。這種通用的方法可以被推廣來處理各種環(huán)境下

3、隱身衣的設(shè)計(jì)問題。
　　 提出了基于分割法的任意形狀隱身衣的設(shè)計(jì)方案。對(duì)于截面為任意不對(duì)稱多邊形的二維隱身衣，我們可以將其分割成多個(gè)三角形，然后對(duì)每個(gè)三角形進(jìn)行獨(dú)立的坐標(biāo)變換來得到其參數(shù)。而通過無限逼近的方式，該方法可用來設(shè)計(jì)截面為任意形狀的二維隱身衣，并且可以推廣到任意形狀三維隱身衣的設(shè)計(jì)。
　　 提出了利用二維異向介質(zhì)實(shí)現(xiàn)完美參數(shù)隱身衣的方案。與目前世界上已經(jīng)報(bào)導(dǎo)的所有隱身衣實(shí)驗(yàn)方案相比(這些實(shí)驗(yàn)都基于簡(jiǎn)化的參數(shù))，

4、基于完美參數(shù)設(shè)計(jì)的隱身衣可以滿足內(nèi)外邊界與空氣的較好匹配，能夠在厚度很小的條件下明顯的抑制散射，達(dá)到很好的隱身效果。我們提出了軸向分量為常數(shù)的二維完美隱身衣參數(shù)，該參數(shù)可以用二維異向介質(zhì)實(shí)現(xiàn)，由此可以降低完美隱身衣的設(shè)計(jì)難度。
　　 利用坐標(biāo)變換法設(shè)計(jì)方向性可控的高指向性天線。只要將輻射源放置于平板異向介質(zhì)天線的不同位置，就可以得到向不同方向輻射的高指向性波束，因此該方法還可以實(shí)現(xiàn)空分復(fù)用。通過選取合適的異向介質(zhì)參數(shù)，并將幾個(gè)輻