基于表面声阻抗调制的声学功能器件研究

发布时间：2022-11-06 17:06

　　本文研究工作围绕基于表面声阻抗调制的声学超表面及相关新原理声学功能器件展开。首先介绍了一种由亚波长锯齿型空气凹槽结构构成的人工声阻抗超表面,探讨了其传导和调制倏逝声波的声学特性。其次针对该超表面进行面内调制,设计了两种可以在二维表面传播倏逝声波的新型表面透镜,通过理论设计透镜的表面折射率分布,并利用人工声阻抗超表面予以实现;之后利用人工声阻抗超表面进行空间调制,结合全息原理,完成表面倏逝波到定向远场辐射天线的转换,并通过引入声学轨道角动量和多路复用概念,赋予定向声天线辐射远场涡旋声束、多个指向性波束以及多个波长波束等功能。在第一章绪论部分简要回顾了声学超表面的基本概念、发展历史以及研究现状,并概述了本文研究工作的主要内容。在第二章中,文章重点讨论了声学人工超表面面内调制的特性,提出了两种在平面内调制倏逝声波的透镜设计方法。首先介绍了亚波长锯齿型空气凹槽单元结构,以及如何提取这一表面单元对应的表面折射率,进而利用所提出的单元结构基于表面折射率设计了两种倏逝声波透镜:①倏逝声波Bessel透镜,②倏逝声波Fourier变换透镜。相应的仿真结果有效地验证了理论设计的正确性。倏逝声波Besse... 

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 声学超表面
        1.1.1 声学超材料的概念
        1.1.2 声学超表面的概念
        1.1.3 声学超表面的发展历史
    1.2 表面反常效应
        1.2.1 表面反常效应概念
        1.2.2 表面反常效应的形成机理
    1.3 声学功能型器件
        1.3.1 声透镜的概念、意义
        1.3.2 定向声发射天线的概念、意义
    1.4 本论文的主要研究内容
第二章 声阻抗表面的基本理论和新型倏逝波透镜
    引言
    2.1 建模方法
    2.2 二维声学透镜的设计
    2.3 倏逝声波Bessel透镜
        2.3.1 理论分析
        2.3.2 理论设计与仿真验证
    2.4 倏逝声波Fourier变换透镜
        2.4.1 理论分析
        2.4.2 设计与仿真验证
    2.5 小结
第三章 全息漏波定向声天线
    3.1 引言
    3.2 声学全息阻抗表面天线的基本理论
        3.2.1 基于声表面波模式调制的声发射
        3.2.2 基于界面声阻抗调制的声发射
        3.2.3 倏逝声波阻抗及对应的声辐射模式
        3.2.4 全息漏波天线的频率扫描特性
    3.3 小结
第四章 定向声天线功能性器件
    4.1 引言
    4.2 全息漏波声学涡旋天线
        4.2.1 设计原理
        4.2.2 模拟和测量
    4.3 多路复用共享孔径全息漏波声学天线
        4.3.1 多波束全息漏波声学天线
        4.3.2 双频共波束全息漏波声学天线
    4.4 小结
第五章 总结与展望
    5.1 论文工作总结
    5.2 研究展望
参考文献
硕士期间研宄成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]二维声学超材料透镜的设计与实验[J]. 陆慧颖,宋刚永,程强.  南京大学学报(自然科学). 2015(06)
[2]高分辨率傅里叶变换透镜[J]. 张雷,钟兴,金光,贾继强.  光学精密工程. 2007(09)



本文编号：3703884