基于耦合效应的全介质结构电磁波调控研究

发布时间：2021-12-12 02:02

　　人工电磁媒质自提出以来一直受到广泛关注,并且在毫米波和微波段取得了瞩目的成就。但是随着频率的升高,金属结构表现出来的强烈的色散特性以及损耗特性,极大程度地制约了左手超常媒质等人工电磁媒质微波毫米波段、特别是在太赫兹波段的实际应用,全介质型人工电磁媒质的研究为解决上述问题提供了可能性。本文从介质Mie谐振理论出发,研究了介质块之间存在的强耦合情况下的媒质散射特性。为了构建全新的全介质超常媒质结构,引入了场变换理论。通过对特定空间内的每一个位置构建一个位置矩阵,从而达到改变全介质结构本构参数的目的,为实现对电磁波波阻抗和极化方式的调控提供可行的方法。互耦特性是研究全介质结构电磁响应中的关键问题,本文首先从单一介质块的谐振特性展开研究,分析了介质结构在构成Mie谐振时的电磁响应模式。基于Mie散射理论以及耦合模理论,引入了紧耦合效应对谐振模式的影响,推导出结构整体谐振频率随耦合系数的解析表达式,并通过在入射波的波矢量方向、电场方向及磁场方向上分别将大小以及形状相同的介质块进行叠置而建立仿真模型,获得了整体谐振频率关系以及谐振模式的变化规律,揭示了高介电常数介质谐振单元之间的互耦效应对于结构整...

【文章来源】： 哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：150 页

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 全介质人工电磁材料研究进展
        1.2.1 高折射率全介质超常媒质
        1.2.2 耦合效应下的全介质超常媒质
        1.2.3 全介质型人工电磁表面
    1.3 国内外研究现状总结
    1.4 本课题主要研究内容
第2章 介质型人工电磁材料基本理论及其谐振机理
    2.1 引言
    2.2 Mie散射理论
        2.2.1 Mie散射基本理论
        2.2.2 大颗粒镶嵌条件下的Mie散射理论
    2.3 场变换理论
        2.3.1 场变换理论基础
        2.3.2 互易媒质条件下的场变换理论
    2.4 本章小结
第3章 单一结构全介质左手超常媒质谐振特性研究
    3.1 引言
    3.2 全介质单元谐振特性
    3.3 介质块耦合特性及模型表征
        3.3.1 波矢量耦合特性
        3.3.2 电场耦合特性
        3.3.3 磁场耦合特性
    3.4 单一结构左手超常媒质模型表征
    3.5 本章小结
第4章 全介质型微波器件的研究
    4.1 引言
    4.2 全介质型极化扭转/变换器的研究
        4.2.1 基于场变换理论的极化扭转/变换器的设计
        4.2.2 通过耦合效应实现的极化扭转/变换器扭转特性研究
    4.3 全介质型吸波器研究
        4.3.1 单一介质块吸波特性的研究
        4.3.2 耦合效应下的网状吸波结构的吸波特性研究
        4.3.3 可调谐网状耦合吸波结构的吸波特性研究
    4.4 本章小结
第5章 耦合效应下全介质型压缩龙伯透镜研究
    5.1 引言
    5.2 压缩龙伯透镜基本原理
        5.2.1 压缩龙伯透镜变换原理
        5.2.2 耦合效应下的压缩龙伯透镜离散化
    5.3 耦合效应下压缩龙伯透镜波束调控特性研究
        5.3.1 波导辐射器聚焦特性研究
        5.3.2 波导辐射器波束扫描特性研究
        5.3.3 偶极子辐射器聚焦特性研究
        5.3.4 偶极子辐射器波束扫描特性研究
    5.4 耦合效应下压缩龙伯透镜波束调控特性测试
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于介质谐振器原理的左手材料设计 [J]. 杨一鸣,屈绍波,王甲富,赵静波,柏鹏,李哲,夏颂,徐卓.  物理学报. 2011(07)
[2]含有左手介质双层基底的亚波长谐振腔微带天线研究 [J]. 杨锐,谢拥军,王鹏,杨同敏.  物理学报. 2007(08)
[3]左手材料的反射特性与负折射率行为 [J]. 郑晴,赵晓鹏,付全红,赵乾,康雷,李明明.  物理学报. 2005(12)



本文编号：3535799