面向变换光学媒质的人工电磁材料的逆向优化设计与研究

发布时间：2022-07-13 14:53

　　随着电磁学的飞速发展,越来越多的新技术被提出和尝试,其中以麦克斯韦方程组为基础建立的变换光学理论为电磁学的研究提供了新的有效途径。利用变换光学理论分析并设计指定区域的媒质参数,使该区域内电磁波的传播方向能够随我们的需求进行调控。人工电磁材料是通过在材料单元上进行一些人为的特殊构造与设计,相比于自然界原有材料的基本物理性质而言,能够获得很多奇异的特性。人工电磁材料的迅猛发展为变换光学由理论层面的完美概念应用到实际生活中提供了可能。本文以变换光学理论为出发点,对人工电磁材料进行逆向优化设计与研究,总结依据变换光学计算得到的电磁参数并反向寻找对应的人工电磁材料的方法,为变换光学应用在天线及微波器件设计领域中提供了新支撑。本文的主要工作内容如下:1、将特征模理论应用到优化研究中,运用FEKO仿真软件,观察不同结构的表面电流分布,并将表面电流分解成相应的特征电流,分析人工电磁材料单元在不同模式下的特征电流分布,从物理角度上,揭示了结构的辐射特性与等效材料参数之间的内在联系根据不同模式的不同电流分布,为寻找及优化人工电磁材料提供了新思路。2、在逆变换光学理论基础之上,以波束转换表面为设计目标,根据... 

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 研究历史与现状
        1.2.1 概述
        1.2.2 研究现状
        1.2.3 发展趋势
    1.3 本文主要内容与安排
2 变换光学与人工电磁材料的基本原理与应用
    2.1 变换光学基本原理与应用
        2.1.1 坐标变换理论
        2.1.2 变换光学应用
    2.2 人工电磁材料特性与应用
        2.2.1 人工电磁材料电磁特性
        2.2.2 人工电磁材料应用
    2.3 逆变换光学基本原理
    2.4 本章小结
3 基于特征模式分析理论用FEKO对电磁单元进行优化
    3.1 特征模式分析的基本理论与应用
        3.1.1 特征模式分析理论
        3.1.2 特征模式应用
    3.2 基于特征模式的仿真优化分析
    3.3 本章小结
4 基于MATLAB与CST联合仿真对电磁单元进行优化
    4.1 基于耶路撒冷十字结构的三维波束变换表面构建
    4.2 联合仿真平台下获取参数
        4.2.1 MATLAB软件调用CST构造模型
        4.2.2 参数提取法计算电磁参数
    4.3 遗传算法进行优化设计
        4.3.1 遗传算法原理
        4.3.2 对耶路撒冷十字结构进行优化
    4.4 本章小结
5 结论
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于电阻膜的宽频带超材料吸波体的设计[J]. 顾超,屈绍波,裴志斌,徐卓,林宝勤,周航,柏鹏,顾巍,彭卫东,马华.  物理学报. 2011(08)
[2]S带高性能介电吸波体电磁参数的优化设计[J]. 赵小亮,曹燕归,赵冉,陈健健,郝万军.  材料开发与应用. 2010(04)
[3]基于FEKO的球体电磁散射分析[J]. 李振,察豪,王月清,周沫.  舰船电子工程. 2008(10)
[4]粒子群优化算法及其与遗传算法的比较[J]. 沈艳,郭兵,古天祥.  电子科技大学学报. 2005(05)

博士论文
[1]电磁超材料的电磁特性及其基于光学变换理论的应用[D]. 吕建红.华中科技大学 2010
[2]各向异性材料中的波：隐身衣、旋转衣和声子晶体[D]. 陈焕阳.上海交通大学 2008

硕士论文
[1]微波段超材料基础应用研究[D]. 杨晖.上海交通大学 2009



本文编号：3660242