亚波长结构在电磁隐身与透明中的应用研究
发布时间：2022-10-30 15:39
随着科学技术的高速发展,在各种器件、设备和系统的实现中,人们对材料的电磁特性提出各种各样的要求。天然材料已不足以支撑这样越来越高越来越苛刻的要求。从而,一种新的人工电磁材料—亚波长结构材料应运而生。通过设计亚波长结构基元的成分和结构,可以实现自然媒质所不具备的奇异电磁特性,这为应用材料调控电磁波提供了新的平台。亚波长结构包含超材料、超表面、光子晶体和频率选择表面等,被广泛应用于光学物理、材料工程等多个领域。特别是在国防应用重点难点课题—电磁隐身和透明方面,亚波长结构也表现出了优异的性能。隐身技术通过降低雷达散射截面（RCS）,可大大提高武器装备、平台等目标的生存和突防能力。目前,降低RCS的方法主要有外形设计、吸收、相位调控和极化转化等。亚波长结构可改进吸收材料的性能,并提供了相位调控等新方法。亚波长结构在电磁透明应用中的重要分支是利用亚波长结构设计雷达罩。现代雷达罩要求具有透明—RCS缩减一体化功能,即在某个频段透明,而在其他波段RCS很小。本文从实验和应用的角度出发,分别针对如何提高RCS缩减强度和工作带宽,如何同时实现低损耗传输和宽带RCS缩减两种功能开展工作,主要内容和创新点如...
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 人工电磁材料的发展
1.1.1 超材料
1.1.2 频率选择表面
1.1.3 超表面
1.2 亚波长结构的应用
1.3 亚波长结构在电磁隐身中的应用
1.3.1 吸收
1.3.2 相位控制
1.3.3 极化转化
1.3.4 吸收、相位控制和极化转化的结合
1.4 亚波长结构在电磁透明中的应用
1.5 本章小结以及论文的内容安排
参考文献
第二章 理论准备
2.1 引言
2.2 等效媒质理论
2.3 无耗FSS和有耗FSS的传输特性和阻抗特性
2.3.1 FSS的传输特性和阻抗特性
2.3.2 导电油墨电导率的测量
2.4 漫反射超表面工作原理
2.5 粒子群优化算法
2.7 本章小结
参考文献
第三章 亚波长电磁吸收结构设计
3.1 引言
3.2 吸波结构设计方法
3.2.1 基于场的方法
3.2.2 基于路的方法
3.3 基于六边形环有耗频率选择表面的宽带吸波结构
3.3.1 设计原理与仿真分析
3.3.2 实验验证
3.4 基于磁性材料和Salisbury屏的吸波结构
3.4.1 设计原理与仿真分析
3.4.2 实验验证
3.5 基于磁性材料和有耗六边形环的吸波结构
3.5.1 设计原理与仿真分析
3.5.2 实验验证
3.6 本章小结
参考文献
第四章 有耗阵列实现RCS缩减的研究
4.1 引言
4.2 基于有耗八边形导电环的有耗阵列
4.2.1 设计原理与仿真分析
4.2.2 实验验证
4.3 基于磁性材料的有耗阵列
4.3.1 设计原理与仿真分析
4.3.2 实验验证
4.4 基于磁性材料和有耗八边形导电环的有耗阵列
4.4.1 设计原理与仿真分析
4.4.2 实验验证
4.5 本章小结
参考文献
第五章 亚波长结构的电磁透明中的应用研究
5.1 引言
5.2 设计原理与讨论
5.2.1 宽带RCS缩减
5.2.2 高效率传输
5.2.3 优化和讨论
5.3 实验验证
5.4 本章小结
参考文献
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 研究展望
攻读博士学位期间的成果
致谢与感言
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ultra-wideband RCS reduction using novel configured chessboard metasurface[J]. 庄亚强,王光明,许河秀. Chinese Physics B. 2017(05)
[2]手性超材料的设计、电磁特性及应用[J]. 徐新龙,黄媛媛,姚泽瀚,王倩,宇磊磊. 西北大学学报(自然科学版). 2016(01)
[3]新结构、新工艺在导电塑料电位器中的应用[J]. 王永军,何钢. 电子科学技术. 2015(02)
[4]Metamaterials（超材料）与天然材料的融合[J]. 周济. 功能材料信息. 2012 (01)
[5]基于电阻膜的宽频带超材料吸波体的设计[J]. 顾超,屈绍波,裴志斌,徐卓,林宝勤,周航,柏鹏,顾巍,彭卫东,马华. 物理学报. 2011(08)
[6]Salisbury屏的优化设计[J]. 王东方,周忠祥,张海丰,秦柏. 哈尔滨工业大学学报. 2004(11)
博士论文
[1]小型化频率选择表面研究[D]. 王秀芝.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
本文编号：3699161
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 人工电磁材料的发展
1.1.1 超材料
1.1.2 频率选择表面
1.1.3 超表面
1.2 亚波长结构的应用
1.3 亚波长结构在电磁隐身中的应用
1.3.1 吸收
1.3.2 相位控制
1.3.3 极化转化
1.3.4 吸收、相位控制和极化转化的结合
1.4 亚波长结构在电磁透明中的应用
1.5 本章小结以及论文的内容安排
参考文献
第二章 理论准备
2.1 引言
2.2 等效媒质理论
2.3 无耗FSS和有耗FSS的传输特性和阻抗特性
2.3.1 FSS的传输特性和阻抗特性
2.3.2 导电油墨电导率的测量
2.4 漫反射超表面工作原理
2.5 粒子群优化算法
2.7 本章小结
参考文献
第三章 亚波长电磁吸收结构设计
3.1 引言
3.2 吸波结构设计方法
3.2.1 基于场的方法
3.2.2 基于路的方法
3.3 基于六边形环有耗频率选择表面的宽带吸波结构
3.3.1 设计原理与仿真分析
3.3.2 实验验证
3.4 基于磁性材料和Salisbury屏的吸波结构
3.4.1 设计原理与仿真分析
3.4.2 实验验证
3.5 基于磁性材料和有耗六边形环的吸波结构
3.5.1 设计原理与仿真分析
3.5.2 实验验证
3.6 本章小结
参考文献
第四章 有耗阵列实现RCS缩减的研究
4.1 引言
4.2 基于有耗八边形导电环的有耗阵列
4.2.1 设计原理与仿真分析
4.2.2 实验验证
4.3 基于磁性材料的有耗阵列
4.3.1 设计原理与仿真分析
4.3.2 实验验证
4.4 基于磁性材料和有耗八边形导电环的有耗阵列
4.4.1 设计原理与仿真分析
4.4.2 实验验证
4.5 本章小结
参考文献
第五章 亚波长结构的电磁透明中的应用研究
5.1 引言
5.2 设计原理与讨论
5.2.1 宽带RCS缩减
5.2.2 高效率传输
5.2.3 优化和讨论
5.3 实验验证
5.4 本章小结
参考文献
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 研究展望
攻读博士学位期间的成果
致谢与感言
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ultra-wideband RCS reduction using novel configured chessboard metasurface[J]. 庄亚强,王光明,许河秀. Chinese Physics B. 2017(05)
[2]手性超材料的设计、电磁特性及应用[J]. 徐新龙,黄媛媛,姚泽瀚,王倩,宇磊磊. 西北大学学报(自然科学版). 2016(01)
[3]新结构、新工艺在导电塑料电位器中的应用[J]. 王永军,何钢. 电子科学技术. 2015(02)
[4]Metamaterials（超材料）与天然材料的融合[J]. 周济. 功能材料信息. 2012 (01)
[5]基于电阻膜的宽频带超材料吸波体的设计[J]. 顾超,屈绍波,裴志斌,徐卓,林宝勤,周航,柏鹏,顾巍,彭卫东,马华. 物理学报. 2011(08)
[6]Salisbury屏的优化设计[J]. 王东方,周忠祥,张海丰,秦柏. 哈尔滨工业大学学报. 2004(11)
博士论文
[1]小型化频率选择表面研究[D]. 王秀芝.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
本文编号：3699161
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3699161.html
