散射控制理论在人工电磁材料中的研究及应用

发布时间：2017-04-17 17:14

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【摘要】：散射相消是通过外加套层来实现对原始物体散射的减小,而散射控制是散射相消概念的推广,即通过外加套层使原始物体的散射场和另一个物体的散射场相同。如果另一个物体是真空,散射控制就退化到了散射相消。本文利用散射控制理论,通过调整套层材料的电磁参数来实现对散射场的控制。散射控制原理可以有很多潜在的应用。首先,本文将该原理应用到了电磁幻觉装置,这种电磁幻觉装置可以将原物体的散射场变为另一个具有完全不同电磁参数的物体的散射场。这种电磁幻觉装置可以应用于军事伪装等。较之前基于变换光学的幻觉装置,这种基于散射控制的幻觉装置具有材料是均匀且各向同性的优良性质。这就使得基于散射控制的幻觉装置更易实现。另外,阻抗表面也可以实现对散射场的控制,这种阻抗表面是一种二维的表面。通过在原物体周围包上一层阻抗表面可以实现对原始物体散射场的调控,比如减小和放大。通过减小可以实现隐形,该论文将散射场的某一模式放大,实现了一个天线系统。这种天线系统的优点是其表面阻抗是均匀的,而且通过改变表面阻抗即可改变天线的辐射模式。同时本文还指出这种具有负阻的阻抗表面可以通过加载有源器件来实现。通过加载可变器件还可实现表面阻抗的可调,继而实现对散射模式的动态调控。散射控制的思路还可用于热流的控制,实现热学幻觉装置。本文利用均匀的导热材料设计了热的幻觉装置,这种装置可以将一个热的良导体等效为一个热的不良导体,反之亦然。即通过该装置可以产生热场的幻觉,所以这种幻觉装置可以广泛应用于军事中的热学伪装。同时这种方法具有一般性,故可以应用于更多热流控制装置。
【关键词】：散射控制 幻觉 表面阻抗 热流控制
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB34;O441
【目录】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 引言8-13
• 1.1 Metamaterials8-10
• 1.2 Metasurfaces10-12
• 1.3 论文主要工作及章节内容安排12-13
• 第二章 基本概念13-19
• 2.1 散射13-16
• 2.1.1 散射的概念及物理意义13-14
• 2.1.2 消光、散射和吸收，散射截面14-16
• 2.2 表面阻抗16-19
• 第三章 散射相消19-25
• 3.1 散射相消基本思路19
• 3.2 Plasmonic cloak19-22
• 3.3 Mantle cloak22-25
• 第四章 散射控制25-50
• 4.1 散射控制的基本原理25
• 4.2 电磁幻觉装置25-35
• 4.3 天线系统35-42
• 4.4 热学幻觉装置42-50
• 第五章 结论与展望50-51
• 5.1 结论50
• 5.2 展望50-51
• 参考文献51-57
• 在学期间的研究成果57-58
• 致谢58

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本文编号：313929