磁場調(diào)諧的電磁隱身斗篷.pdf

1、電磁超材料的獨特的電磁特性為人們控制電磁波的流動提供有效的途徑。它的等效介電常數(shù)和磁導(dǎo)率可以通過改變這種人工材料的微結(jié)構(gòu)單元而實現(xiàn)調(diào)控，基于此，大量的新型功能器件設(shè)計相繼被提出，如超級透鏡，電磁隱身斗篷等等。其中，電磁隱身斗篷無疑是最能體現(xiàn)操縱電磁波的流動這一特點了，因此也是當(dāng)前科學(xué)研究中的一大熱點。目前，各種基于不同原理的電磁隱身斗篷相繼被設(shè)計出來。但是，這些隱身斗篷的隱身頻率都不能調(diào)諧，一旦斗篷設(shè)計制作好后，它的隱身頻率就保持不變。

2、顯然，如果能夠外部調(diào)控斗篷的工作頻率，必將使其具有更大的實際應(yīng)用價值。
　　本論文將針對這個問題展開研究工作，設(shè)計了幾種通過磁場調(diào)諧的電磁隱身斗篷。首先，本文簡單回顧了電磁超材料的背景和發(fā)展過程，超材料是一些具有天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的人工復(fù)合結(jié)構(gòu)或復(fù)合材料，通過一定的工藝設(shè)計，可以突破某些自然規(guī)律的限制，從而獲得超出自然界固有的性質(zhì)的超常材料功能。由此出現(xiàn)了如超級透鏡，電磁隱身斗篷等的構(gòu)想設(shè)計。在第二章中介紹了散射取消原

3、理的隱身斗篷，并給出了其二維、三維結(jié)構(gòu)下的解析表述。利用具有負(fù)介電常數(shù)或近零介電常數(shù)材料可以反相取消一個普通介質(zhì)物體的極化散射，從而減少系統(tǒng)的散射截面，達(dá)到隱身的效果?？梢钥闯龆放竦纳⑸浣孛嬷饕?TEnU參量影響，而如果可以外部的調(diào)控 TEnU，可以很方便的拓展斗篷的隱身頻率，這其中，對材料介電常數(shù)和磁導(dǎo)率的調(diào)節(jié)是方便有效的手段，這也是我們后文研究的理論依據(jù)。第三章本文對Serebryannikov等發(fā)現(xiàn)的高介電常數(shù)材料的隱身斗篷進(jìn)行

4、了深層次的闡釋，并發(fā)現(xiàn)了高介電常數(shù)材料實際上扮演了一種超材料的角色，激發(fā)產(chǎn)生了一個近零或負(fù)的等效介質(zhì)常數(shù)，實際上也可以理解為上一章的散射取消理論斗篷。由此，結(jié)合半導(dǎo)體材料在外磁場中由于磁光效應(yīng)(法拉第旋光效應(yīng)和沃伊特效應(yīng))其介電常數(shù)會隨磁場改變這一特性，本文提出了外磁場調(diào)控型的多頻率高介電常數(shù)的InSb半導(dǎo)體隱身斗篷。第四章，基于上一章的高介電常數(shù)隱身斗篷理論以及磁導(dǎo)率調(diào)制的研究，本文利用磁性鐵氧體放在外磁場中時，它的磁導(dǎo)率會隨外磁場而

5、改變這一特點，提出了另一種概念的磁場調(diào)控型的高磁導(dǎo)率鐵氧體隱身斗篷。實際上，斗篷隱身模式基本分為兩種：一種是入射電磁場會通過斗篷引導(dǎo)從而繞過目標(biāo)物體的“繞射”模式；另一種則以散射互補取消類斗篷為代表，入射場穿過了物體的“透射”模式。這兩種工作模式斗篷具有截然不同的電磁特性，必然會有不同的用途。但是現(xiàn)在已報道過的斗篷都只能具有其中一種工作模式，由此，本文給出了一種隱身模式可由外場調(diào)制的多層斗篷，通過調(diào)節(jié)外電場和磁場，能使斗篷在“透射”和“