调控电磁特性超材料设计及其性能研究

发布时间：2021-08-25 21:54

　　新型超材料设计,探索其单元结构电磁响应特性,完善其理论计算体系和分析方法,推进其在隐身材料、光电器件等领域的应用研究具有重要的意义。本论文基于这些研究热点,为实现完美电磁损耗、传输以及极化转换等电磁特性调控,提出了一系列超材料基本单元结构设计方案。采用数值模拟、实验验证以及理论分析,研究超材料单元结构电磁响应特性,探索单元结构内部机制。主要工作及创新成果如下：1.基于十字型结构,构造出单频带、双频带以及宽频带超材料吸波体。首先、设计了十字型结构完美超材料吸波体,通过仿真和实验进行了验证。基于谐振电路理论,通过仿真进一步研究了十字型吸波体谐振吸收频率对其几何参数的依赖关系。其次、设计了十字型结构单层共平面双频段、四频段以及多频段完美超材料吸波体并提出对应的等效电路模型,通过仿真进行了理论分析和验证。最后、基于多重谐振叠加原理设计了十字型多层结构吸波体并通过仿真和实验进行了验证,设计的四十层十字型结构吸波体,吸收率大于80%的相对带宽达到了63.3%。2.基于集总元件的超材料吸波体宽频化设计。在传统的超材料单元结构中加载集总元件能够有效地改善电磁谐振特性与阻抗匹配特性,增强电磁损耗,展宽吸... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：130 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 电磁超材料
    1.3 电磁损耗超材料
    1.4 手征性超材料
    1.5 论文的主要内容及创新点
2 电磁损耗与手征超材料理论基础以及研究方法
    2.1 超材料吸波体理论基础
    2.2 手征超材料理论基础与表征方法
    2.3 电磁超材料研究方法
3 基于十字型结构超材料吸波体宽频化设计
    3.1 前言
    3.2 基于十字型结构完美超材料窄频带吸波体
    3.3 基于十字型结构超材料吸波体宽频化设计
    3.4 本章小结
4 基于集总元件加载的超材料吸波体宽频化设计
    4.1 前言
    4.2 双U型结构加载集总元件的超材料吸波体
    4.3 四重开缝环结构加载集总元件的超材料吸波体
    4.4 本章小结
5 巨圆二色性、光学活性、超透性与负折射平面手征超材料设计
    5.1 前言
    5.2 基于双层开缝环结构巨圆二色性与负折射手征超材料
    5.3 基于双层互补U型结构巨旋光性与负折射手征超材料
    5.4 基于双层互补共轭十字型超透性与负折射手征超材料
    5.5 本章小结
6 基于不对称结构手征超材料极化转换器设计
    6.1 前言
    6.2 完美双频带圆极化转换器
    6.3 双频带圆极化和单频带线极化转换器
    6.4 宽频带线极化转换器
    6.5 本章小结
7 总结与展望
    7.1 全文内容总结
    7.2 未来工作展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间发表论文目录


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于集总元件的低频宽带超材料吸波体设计与实验研究[J]. 王莹,程用志,聂彦,龚荣洲.  物理学报. 2013(07)
[2]基于电阻膜与分形频率选择表面的超薄宽频带超材料吸波体的设计[J]. 程用志,聂彦,龚荣洲,王鲜.  物理学报. 2013(04)
[3]A wideband metamaterial absorber based on a magnetic resonator loaded with lumped resistors[J]. 程用志,龚荣洲,聂彦,王鲜.  Chinese Physics B. 2012(12)
[4]手征超常介质结构及其强旋光性和负折射率[J]. 杨方清,李杰,董建峰.  材料导报. 2011(15)
[5]圆环结构人工电磁吸波材料的仿真与实验研究[J]. 程用志,肖婷,杨河林,肖柏勋.  物理学报. 2010(08)
[6]自由空间法测试超材料的电磁参数[J]. 裴志斌,顾超,屈绍波,马华,王甲富.  空军工程大学学报(自然科学版). 2008(05)
[7]用自由空间法测量材料复介电常数的研究[J]. 卢子焱,唐宗熙,张彪.  航空材料学报. 2006(02)
[8]微波吸收材料发射率测量[J]. 徐德忠,翟宏.  宇航计测技术. 2001(05)
[9]“广义匹配规律”的论证及在隐身材料中的应用[J]. 秦柏,秦汝虎,金崇君.  哈尔滨工业大学学报. 1997(04)

博士论文
[1]人工微结构材料的特性与应用的若干研究[D]. 叶余千.浙江大学 2010



本文编号：3362923