吸波超材料二面角电磁特性研究

发布时间：2020-08-10 08:34

【摘要】：超材料是一种具有人造单元结构的特殊电磁材料,和传统的天然材料相比,超材料具有许多独特的电磁特性。人们对基于平面结构的超材料吸波器开展了大量研究,取得了丰富成果,而对曲面结构超材料吸波器的研究比较少。二面角作为一种目标电磁散射的特殊宽角结构,是研究电磁波相互作用的基本模型,也被广泛应用于雷达散射截面的测量。因此,开展吸波超材料组成的二面角电磁特性的研究,对目标电磁隐身具有重要研究价值。本文设计了两种不同单元结构的吸波超材料组成的二面角,并对其吸收特性进行了研究。首先介绍了超材料的概念、曲面超材料和二面角超材料的研究现状以及相关的基本理论和实验方法。论文建立了平面吸波超材料及其组成的二面角的电磁模型,开展了单元结构、单元数量及吸波机理的分析。论文重点设计了两种具有不同单元结构的吸波超材料组成的二面角模型,并对其吸波特性进行了仿真和实验测试,实验结果与仿真基本吻合。研究发现与具有相同单元结构和参数的平面吸波超材料相比,由两种吸波超材料组成的直二面角都可以产生更多的吸收峰,而且金属环套金属圆片的吸波超材料二面角在TM模式下可以增强吸收率。同时这两种二面角还具有极化敏感的吸收特性;由吸波超材料组成的不同开合角的二面角还具有不同的吸收特性,相比于直角吸波超材料二面角,开合角为锐角和钝角的吸波超材料二面角可以在高频范围内产生更多完美吸收峰。吸波超材料组成的二面角的独特的电磁特性,在隐身技术中具有潜在的应用前景。
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB34;O441.6
【图文】：

照片,左手,清华大学,课题组

Ｙ＾＾ｇＷｌ）邋ＭＡＳＴＥＲ＇Ｓ邋ＴＨＥＳＩＳ逡逑＿邋ｆ逡逑｛ａ）邋（ｃ）逡逑图１．１邋Ｐｅｎｄｉｙ教授的理论模型（ａ）金属线（ｂ）谐振环（ｃ）瑞士卷逡逑到了邋２０００年，美国加州大学圣迭戈分校的Ｄ．Ｒ．Ｓｍｉｔｈ教授把Ｐｅｎｄｒｙ提出的两逡逑种结构结合起来，虽然金属线阵列有可能破坏ＳＲＲ环的谐振功能，但是Ｄ．Ｒ．Ｓｍｉｔｈ逡逑小组还是通过实验证明了这种结构可以同时具有负介电常数和负磁导率［２】。如图１．２逡逑所不。逡逑图１．２邋Ｄ．Ｒ．Ｓｍｉｔｈ的一维左手超材料照片逡逑超材料的研宄在国内的起步也比较早，１０年前清华大学的周济课题组提出了超逡逑材料的三个基本特征：逡逑１、

照片,美国加州,分校,金属线

到了邋２０００年，美国加州大学圣迭戈分校的Ｄ．Ｒ．Ｓｍｉｔｈ教授把Ｐｅｎｄｒｙ提出的两逡逑种结构结合起来，虽然金属线阵列有可能破坏ＳＲＲ环的谐振功能，但是Ｄ．Ｒ．Ｓｍｉｔｈ逡逑小组还是通过实验证明了这种结构可以同时具有负介电常数和负磁导率［２】。如图１．２逡逑所不。逡逑图１．２邋Ｄ．Ｒ．Ｓｍｉｔｈ的一维左手超材料照片逡逑超材料的研宄在国内的起步也比较早，１０年前清华大学的周济课题组提出了超逡逑材料的三个基本特征：逡逑１、

多伦多大学,折射率,加拿大,后向波

图１．３逆折射率Ｌ－Ｃ网络逡逑２００２年，来自加拿大多伦多大学的Ｇ．Ｖ．Ｅｌｅｆｔｈｅｒｉａｄｅｓ研宄组首先提出了另一种逡逑描述左手材料的方法，即用传输线加上串联电感和并联电容，如图１．３所示，逡逑Ｇ．Ｖ．Ｅｌｅｆｔｈｅｒｉａｄｅｓ称之为逆折射率Ｌ－Ｃ网络［３】。随后还提出了一系列利用左手介质构逡逑造的微波器件如后向波（ＢＷ）天线Ｗ，如图１．４所示，移相器和耦合器等。２００４年，逡逑加州大学的Ｉｔｏｈ小组在考虑了实际电路元件的寄生参数的同时提出了左右手复合传逡逑输线结构，并在这种复合传输线结构模型的基础上设计了一些微波射频器件和天线。逡逑？？？邋？？？逡逑Ｉ５0ｍｉｖ）邋＼邋ｌＯＯ＾ｍ逡逑逦Ｍ逦？＞逦逡逑６００｜ｕｎ邋？逦ｌ５0ｔｕｎ逡逑６00ｎｍ逡逑）０６７＾ｍ逦２１３４＾ｍ逦１０６７＾ｉｎ逡逑0邋ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ逡逑■邋ｓｋｘ逡逑图１．４利用逆折射率Ｌ－Ｃ网络设计的后向波天线逡逑５逡逑

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