超材料吸波器拓展吸波频带机理研究

发布时间：2017-12-25 01:06

  本文关键词：超材料吸波器拓展吸波频带机理研究　出处：《湖北工业大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 超材料吸波器 阻抗匹配 电磁损耗参数 吸收率 宽频化

【摘要】：超材料吸波器是近年来受到广泛关注的一个热门课题,探索吸波器结构的电磁响应特性,将会极大的推动其在探测、隐身材料、太阳能光伏吸收以及微波器件等领域的研究与应用发展都具有非常重要意义。为了克服超材料吸波器窄带吸波这一特殊缺点,本文先后设计出了两种不同的宽频化超材料吸波器结构,都能够实现对电磁波的宽带强吸波特性。主要的研究工作包括以下几个方面:首先,提出了一种多层方型结构超材料吸波器的宽频化设计,该复合结构在电磁场作用下出现多个吸收峰之间相互叠加,在谐振频率7.76GHz~17.24GHz内,此时吸波器的吸收率均在92%以上,达到对电磁波的宽频带强吸收,该吸波器的整体厚度仅为5.625mm;建立了多层方型片吸波器结构相应等效电路模型,利用S参数反演法提取计算吸波器的等效电磁参数,进一步解释其宽带吸波机制,通过单元结构的表面电流分布和能量损耗分布特点分析其吸波原理,以及改变相关几何参数的大小对吸波器结构吸收性能的影响。然后,提出了一种基于加载集总元件(纯电阻组合)的超宽带超材料吸波器结构设计。在常规的超材料吸波器的基础上负载一些集总元件,可以有效调控吸波器的阻抗匹配程度和电磁损耗的特性,同时也增强了吸波器对电磁波的损耗,最终达到拓展吸波器的吸收频带这一目标。同时提取吸波器的等效电磁参数以及相应的表面电流分布,解释了能够实现强吸波的原理;通过仿真分析单元结构能量损耗分布特点,进一步验证了吸波器的宽带损耗原理,即欧姆损耗。所设计吸波器的工作频率在7.8GHz~17.2GHz范围内,此频率段内其吸收率均达到90%以上,于此同时,吸收频带带宽达到了9.4GHz,实现了超材料吸波器对电磁波的宽频化吸收的特点。此外,采用PCB印刷电路板蚀刻技术,制作出了加载集总电阻的宽频化吸波器结构,利用微波暗室与网络矢量分析仪N5244A系统对实验吸波器进行测试,在6.8GHz-17GHz频率段内,吸波器吸收率均在-7dB以下,进一步验证设计的吸波结构合理及有效性。
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB34

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本文编号：1330707