超薄超宽带吸波结构设计与实现
发布时间：2021-10-13 16:24
吸波结构在军事、民用领域的运用日益发展成熟,如隐身战斗机、微波暗室等等。然而随着研发的深入,传统的吸波结构无法满足频带、厚度、重量等高指标的工程需求。超表面技术在Rozanov极限的限制下极大降低了吸波结构的厚度,而Non-Foster器件加载在吸波结构上突破了传统吸波材料Rozanov极限的限制,拓宽了吸波结构的频带,降低了吸波结构的厚度。本文将深入研究Non-Foster器件的电路特性、超表面技术以及电磁波全波仿真方法,设计并实现一种超薄超宽带吸波结构—超宽带超薄Non-Foster器件加载磁性材料的吸波材料。本论文主要的研究工作及创新贡献如下:1.基于等效电路模型方法,利用Non-Foster器件的负阻抗特性,在传统吸波材料上加载Non-Foster器件调节整体吸波结构的阻抗匹配并设计一种Non-Foster器件加载的吸波材料,厚度为50 mm,在0.13 GHz至1.3 GHz频段内吸波率大于90%。2.基于超表面技术中频率选择表面的类空间滤波器特性,在磁性吸波材料上加载频率选择表面单元调节整体吸波结构的阻抗匹配并设计一种基于频率选择表面的宽带磁性吸波材料,厚度为6.84 mm...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电阻屏式吸波结构示意图。(a)Salisbury屏;(b)Jauman屏
集总电阻式吸波结构通常是由集总电阻、介质层以及金属背板构成。电阻屏式吸波结构中电阻屏用于阻抗匹配,且电阻屏为有一定电阻率的电阻薄膜,而集总电阻式吸波结构用集总电阻代替电阻薄膜,更加精确地控制输入阻抗。如图1-2所示,Zhongxiang Shen在介质板上加载环状微带线并在微带线上加载集总电阻,通过调节集总电阻的电路参数,实现宽频带吸波性能,最终设计出两种吸波结构,分别为厚度3.175 mm、吸波带宽为8 GHz至18 GHz的集总电阻式吸波结构[8]与厚度14.508 mm、吸波带宽2 GHz至9 GHz的集总电阻式吸波结构[9]。结果表明集总电阻式吸波结构极大地降低了吸波结构的厚度,扩展了吸波带宽。电磁超材料吸波结构相比于电阻屏式吸波结构和集总电阻式吸波结构较为复杂,需要在在介质层上加载周期性金属结构。2008年,波士顿学院的Landy等人首次基于超材料设计出完美吸波器[10],如图1-3所示,该吸波器由上层开口环状电谐振器、中层有耗介质层(FR-4)以及下层金属条带构成,该吸波器厚度仅为0.72 mm,可以看出该吸波器在11.65 GHz处反射很小且无透射,实现了完美吸波效果。同年,波士顿大学的Tao等人采用类似的结构[11]实现了在1.12 THz处的完美吸波效果,如图1-4所示,可以发现电场集中分布在谐振器的开口处以及金属条带的两端。以上电磁超材料吸波结构均仅能实现单频吸波特性,2011年,东南大学毫米波国家重点实验室崔铁军团队设计出微波三波段吸波器[12],如图1-5所示,该吸波器由上层闭合环状电谐振器结构、中层有耗介质层和金属背板构成,厚度仅为0.816 mm,可以发现该吸波器在4.06 GHz、6.73 GHz和9.22 GHz分别可以实现99%、93%和95%的吸波率。
电磁超材料吸波结构相比于电阻屏式吸波结构和集总电阻式吸波结构较为复杂,需要在在介质层上加载周期性金属结构。2008年,波士顿学院的Landy等人首次基于超材料设计出完美吸波器[10],如图1-3所示,该吸波器由上层开口环状电谐振器、中层有耗介质层(FR-4)以及下层金属条带构成,该吸波器厚度仅为0.72 mm,可以看出该吸波器在11.65 GHz处反射很小且无透射,实现了完美吸波效果。同年,波士顿大学的Tao等人采用类似的结构[11]实现了在1.12 THz处的完美吸波效果,如图1-4所示,可以发现电场集中分布在谐振器的开口处以及金属条带的两端。以上电磁超材料吸波结构均仅能实现单频吸波特性,2011年,东南大学毫米波国家重点实验室崔铁军团队设计出微波三波段吸波器[12],如图1-5所示,该吸波器由上层闭合环状电谐振器结构、中层有耗介质层和金属背板构成,厚度仅为0.816 mm,可以发现该吸波器在4.06 GHz、6.73 GHz和9.22 GHz分别可以实现99%、93%和95%的吸波率。图1-4 THz吸波器。(a)电场分布图;(b)S参数结果[11]
本文编号：3434993
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电阻屏式吸波结构示意图。(a)Salisbury屏;(b)Jauman屏
集总电阻式吸波结构通常是由集总电阻、介质层以及金属背板构成。电阻屏式吸波结构中电阻屏用于阻抗匹配,且电阻屏为有一定电阻率的电阻薄膜,而集总电阻式吸波结构用集总电阻代替电阻薄膜,更加精确地控制输入阻抗。如图1-2所示,Zhongxiang Shen在介质板上加载环状微带线并在微带线上加载集总电阻,通过调节集总电阻的电路参数,实现宽频带吸波性能,最终设计出两种吸波结构,分别为厚度3.175 mm、吸波带宽为8 GHz至18 GHz的集总电阻式吸波结构[8]与厚度14.508 mm、吸波带宽2 GHz至9 GHz的集总电阻式吸波结构[9]。结果表明集总电阻式吸波结构极大地降低了吸波结构的厚度,扩展了吸波带宽。电磁超材料吸波结构相比于电阻屏式吸波结构和集总电阻式吸波结构较为复杂,需要在在介质层上加载周期性金属结构。2008年,波士顿学院的Landy等人首次基于超材料设计出完美吸波器[10],如图1-3所示,该吸波器由上层开口环状电谐振器、中层有耗介质层(FR-4)以及下层金属条带构成,该吸波器厚度仅为0.72 mm,可以看出该吸波器在11.65 GHz处反射很小且无透射,实现了完美吸波效果。同年,波士顿大学的Tao等人采用类似的结构[11]实现了在1.12 THz处的完美吸波效果,如图1-4所示,可以发现电场集中分布在谐振器的开口处以及金属条带的两端。以上电磁超材料吸波结构均仅能实现单频吸波特性,2011年,东南大学毫米波国家重点实验室崔铁军团队设计出微波三波段吸波器[12],如图1-5所示,该吸波器由上层闭合环状电谐振器结构、中层有耗介质层和金属背板构成,厚度仅为0.816 mm,可以发现该吸波器在4.06 GHz、6.73 GHz和9.22 GHz分别可以实现99%、93%和95%的吸波率。
电磁超材料吸波结构相比于电阻屏式吸波结构和集总电阻式吸波结构较为复杂,需要在在介质层上加载周期性金属结构。2008年,波士顿学院的Landy等人首次基于超材料设计出完美吸波器[10],如图1-3所示,该吸波器由上层开口环状电谐振器、中层有耗介质层(FR-4)以及下层金属条带构成,该吸波器厚度仅为0.72 mm,可以看出该吸波器在11.65 GHz处反射很小且无透射,实现了完美吸波效果。同年,波士顿大学的Tao等人采用类似的结构[11]实现了在1.12 THz处的完美吸波效果,如图1-4所示,可以发现电场集中分布在谐振器的开口处以及金属条带的两端。以上电磁超材料吸波结构均仅能实现单频吸波特性,2011年,东南大学毫米波国家重点实验室崔铁军团队设计出微波三波段吸波器[12],如图1-5所示,该吸波器由上层闭合环状电谐振器结构、中层有耗介质层和金属背板构成,厚度仅为0.816 mm,可以发现该吸波器在4.06 GHz、6.73 GHz和9.22 GHz分别可以实现99%、93%和95%的吸波率。图1-4 THz吸波器。(a)电场分布图;(b)S参数结果[11]
本文编号：3434993
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