基于新型人工电磁材料的亚波长成像研究

作     者：胡博伟 

作者单位：西安电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨锐;朱金彪;Zhao Shengmin

授予年度：2018年

学科分类：0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：新型人工电磁材料 周期金属线媒质阵列 亚波长成像 ENZ超材料 

摘      要：由于其新奇的不同于自然界材料的电磁特性,新型人工电磁材料在近几年里已经受到越来越多的关注与研究,通过自主改变人工电磁材料的亚波长结构尺寸能够改变材料的电磁特性,让电磁波按照人们的意愿任意传输,达到灵活调控电磁波的目的。在实现亚波长成像方面新型人工电磁材料有着独特的作用,能够突破传统成像系统的衍射极限限制,本文重点研究分析了利用新型人工电磁材料实现亚波长成像,主要内容分为以下几个方面:1.研究一种基于周期金属线媒质阵列的亚波长成像设计。利用亚波长尺寸的金属线媒质周期排列构成一种成像系统,突破传统成像系统的衍射极限,实现亚波长成像。在仿真过程中详细研究分析了金属线媒质的亚波长成像效果影响因素,包括金属线媒质阵列结构参数变化和馈源结构变化对成像系统的影响。此外还研究分析了弯折金属线媒质阵列的电磁成像特性,包括弯折金属线的长度以及弯折角度对其亚波长成像的影响。2.针对周期金属线媒质阵列在亚波长成像时的局限,利用加载介电常数趋于零(ENZ)超材料的方法解决相应成像问题,在周期金属线媒质结构中加载ENZ材料,研究其电磁成像特性,并利用ENZ材料与空气同时作为基底媒质的组合方式,不仅突破了周期金属线媒质阵列结构中金属线长度的限制,实现任意金属线长度时的亚波长成像,而且解决了弯折角度带来的成像问题,使得在任意弯折时都能够有较好的电磁成像效果。3.研究了一种在波导内实现亚波长成像的设计,分别在直波导与弯折波导加载金属线媒质阵列结构,在波导表现出电磁波带通特性或带阻特性时都能实现电磁成像设计,同时突破结构限制,利用不同长度尺寸组成的金属线媒质阵列实现任意弯折波导内更好的亚波长成像。