柔性电磁超材料吸波器研究

发布时间：2017-09-16 04:16

  本文关键词：柔性电磁超材料吸波器研究

  更多相关文章： 电磁超材料 多频/宽带吸波器 柔性基板 极化不敏感 大角度入射

【摘要】：电磁超材料(Electromagnetic Metamaterial,EMM)是一类通过特殊的结构设计而具有负介电常数或负磁导率的人工复合材料。近年来,国内外学者对电磁超材料做了诸多研究,实现了电磁超材料介电常数和磁导率实部与虚部的同时调控。根据电磁超材料所展现出的优异特性,其应用领域涵盖了军事、民用等多个领域和频段,其中之一就是用来高效地吸收入射到它表面的空间电磁波能量,即电磁超材料吸波器(Metamaterial Absorber,MMA),这在常规吸波材料的领域中开辟了一个崭新的研究方向。随着电磁超材料吸波器研究的不断深入,人们已经不仅仅满足于追求平面结构电磁超材料吸波器的优越性能,而是希望将电磁超材料吸波器运用到更加广阔复杂的环境中。出于吸波器共形于目标表面的考虑,柔性电磁超材料吸波器应运而生。本文基于电磁超材料技术,设计并研究了几款平面结构电磁超材料吸波器与柔性电磁超材料吸波器,并将平面吸波器与柔性吸波器进行性能对比,说明了柔性吸波器的优点。设计的吸波器具有超薄、多频/宽带吸收、极化方式不敏感、可大角度入射等特性,并运用等效阻抗计算、表面电流分布、能量损耗等分析方法,阐述了设计的电磁超材料吸波器的吸波损耗过程。最后通过科学的测试方法,对样品进行了性能测试,验证了设计的正确性。本文第一部分讨论了两款多频(双频)电磁超材料吸波器。其中第一款平面吸波器实现了对垂直入射电磁波的微波段完美多频吸收;第二款柔性吸波器可对微波频段双频点进行吸收,吸收率大于96%。最后将两款吸波器进行对比,柔性吸波器厚度更薄,应用场合更广。本文第二部分研究了一款平面宽频吸波器,其利用加载集总电阻技术,实现了对垂直入射电磁波的微波段宽带吸收,吸收率大于90%。并且对水平极化电磁波(Transverse Electric,TE)和垂直极化电磁波(Transverse Magnetic,TM)具有相似的吸波性能,即对入射波极化方式不敏感。第三部分设计了一款柔性超宽频吸波器,可对6.08-13.04 GHz频段电磁波进行吸收,吸收率大于90%。其优点在于:基板使用了柔性材料,具有良好的弯曲性能,并可共形于吸波物体表面。共形于圆柱侧面并在垂直于吸波器中心入射时,柔性吸波器对电磁波的吸收效果比平面吸波器更优,共形后,吸波性能进一步提升。除此之外,该柔性超宽频吸波器的厚度超薄,对入射波的极化方式也不敏感。
【关键词】：电磁超材料 多频/宽带吸波器 柔性基板 极化不敏感 大角度入射
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 缩略词12-13
• 第一章 绪论13-24
• 1.1 电磁超材料13-16
• 1.1.1 电磁超材料概念的提出13-14
• 1.1.2 电磁超材料的研究背景14-15
• 1.1.3 电磁超材料的研究现状15-16
• 1.2 电磁超材料吸波器16-20
• 1.2.1 电磁超材料吸波器的研究背景与意义16-17
• 1.2.2 电磁超材料吸波器的研究现状17-20
• 1.3 柔性电磁超材料吸波器的研究现状20-22
• 1.4 本文的主要研究工作22-24
• 第二章 电磁超材料吸波器的理论依据24-31
• 2.1 电磁波在电磁超材料中的传播24-25
• 2.2 吸收率的计算25-26
• 2.3 完美吸波器的实现26-29
• 2.3.1 阻抗匹配原理26-27
• 2.3.2 电磁波损耗机制27-29
• 2.4 电磁超材料的干涉理论29-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第三章 多频柔性电磁超材料吸波器31-47
• 3.1 引言31
• 3.2 多频电磁超材料吸波器的设计与研究31-39
• 3.2.1 模型设计与仿真31-33
• 3.2.2 阻抗匹配与能量损耗分析33-36
• 3.2.3 各结构参数对吸收曲线的影响36-39
• 3.3 双频柔性电磁超材料吸波器的设计与研究39-45
• 3.3.1 模型设计与仿真39-41
• 3.3.2 阻抗匹配与能量损耗分析41-43
• 3.3.3 各结构参数对吸收曲线的影响43-45
• 3.4 平面与柔性多频吸波器性能对比45-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第四章 宽频电磁超材料吸波器47-57
• 4.1 平面结构吸波器模型设计47-49
• 4.2 仿真分析与优化49-55
• 4.2.1 等效电路模型49-50
• 4.2.2 阻抗匹配与能量损耗分析50-52
• 4.2.3 各结构参数对吸收曲线的影响52-55
• 4.3 样品加工与测试55-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第五章 超宽频柔性电磁超材料吸波器57-68
• 5.1 柔性吸波器模型设计57-59
• 5.2 仿真分析与优化59-64
• 5.2.1 等效阻抗分析59-60
• 5.2.2 能量损耗分析60-61
• 5.2.3 各结构参数对吸收曲线的影响61-64
• 5.3 样品加工与测试64-67
• 5.4 平面与柔性宽频吸波器性能对比67
• 5.5 本章小结67-68
• 第六章 总结与展望68-71
• 6.1 总结68-69
• 6.2 展望69-71
• 参考文献71-78
• 致谢78-79
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文79-80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 张景贵;章礼富;雷大军;邓剑钦;文双春;;具有电与磁非线性效应超常介质中光束的聚焦特性[J];强激光与粒子束;2010年08期

2 王新华;屈绍波;夏颂;王斌科;徐卓;马华;王甲富;顾超;吴翔;鲁磊;周航;;Multi-window invisible cloaks[J];Chinese Physics B;2010年06期

3 晏伯武;;左手材料的设计和研究进展[J];兵器材料科学与工程;2009年05期

4 马华;屈绍波;徐卓;张介秋;王甲富;;The simplified material parameter equation for elliptical cylinder cloaks[J];Chinese Physics B;2009年05期

5 马华;屈绍波;徐卓;张介秋;王甲富;;The design of metamaterial cloaks embedded in anisotropic medium[J];Chinese Physics B;2009年03期

6 马华;屈绍波;徐卓;王甲富;;Acoustic elliptical cylindrical cloaks[J];Chinese Physics B;2009年03期

7 马华;屈绍波;徐卓;张介秋;王甲富;;Material parameter equation for rotating elliptical spherical cloaks[J];Chinese Physics B;2009年01期

8 李九生;邹勇卓;何赛灵;;Science Letters:A power divider based on a new kind of composite right/left-handed transmission line (CRLH TL) unit[J];Journal of Zhejiang University Science A(Science in Engineering);2006年01期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 杜秋姣;太赫兹波段多通带左手材料的数值研究[D];华中科技大学;2011年

，

本文编号：860826