检索结果-南通市图书馆

作者：仉晓琦北京交通大学

学位级别：硕士

超材料作为一种由亚波长单元结构周期性排列组成的人工复合材料,拥有许多自然界中的材料无法达到的特殊电磁特性。同时,自从超材料吸波结构被提出以来便得到了迅速发展,人们对于其性能及应用的要求也在不断提高。由于金属结构的吸波器... 详细信息

超材料作为一种由亚波长单元结构周期性排列组成的人工复合材料,拥有许多自然界中的材料无法达到的特殊电磁特性。同时,自从超材料吸波结构被提出以来便得到了迅速发展,人们对于其性能及应用的要求也在不断提高。由于金属结构的吸波器往往存在着吸收频带窄、复杂度高、难以调谐等缺点,因此近年来越来越多性能优异的非金属材料逐渐被用于超材料吸波结构的设计与制作中。本文分别在微波和太赫兹频段下对于非金属型的高性能超材料吸波结构进行了设计与仿真研究,主要内容如下:(1)基于微波波段下水特有的电磁特性,提出了一种具有超宽吸收频带的环状水基超材料吸波结构。仿真结果表明,该结构能够在8.20-78.32GHz频段范围内对入射波始终保持90%以上的吸收率,且在谐振点处的吸收率都接近100%,相比于同类型的吸波结构,其吸收带宽有了极大的提升。此外,通过在多种不同条件下对其吸波特性进行研究,结果表明该水基吸波结构还具有极化无关、广角入射以及热稳定的优异性能。同时,该结构可以通过3D打印技术进行制备,不仅大大降低了复杂度和制作成本,也能够更好地满足材料的光学透明性及可弯曲性。该水基超材料吸波器能够应用于电磁隐身、微波暗室、防止电磁辐射及泄露等领域,为微波波段宽带吸波结构的设计与应用提供了一种较好的思路。(2)提出了一种工作于太赫兹频段的石墨烯可调谐超材料吸波结构,该结构的工作性能可通过外加电压来进行调谐。仿真结果表明,当电压值为0.6e V时,该吸波器在4.59THz处的吸收率可达99.98%,当电压在0.4-0.8e V内变化时,工作频率的可调谐范围为3.88-5.11THz。按照一定规律将石墨烯单元分为两组且分别施加不同电压时,出现了两组具有高吸收率且独立可调的吸收峰,通过控制电压值,不仅能够单独对其中一组共振频率进行调控,同时也可以实现对两个吸收峰的独立调谐,当两组电压值分别在0.5-0.7e V和0.8-1.2e V范围内变化时,得到的可调谐频率范围分别为5.43-6.28THz以及7.08-8.48THz。此外,经仿真发现,该吸波结构还具有对入射波角度不敏感的特性,且能够对待测样品折射率和厚度的微小变化产生电磁响应,这说明与传统太赫兹超材料吸波器相比,该石墨烯可调谐吸波结构不仅具有更高的灵活性,同时在太赫兹传感以及可调谐电磁器件等领域都有着重要的应用价值。

关键词：超材料太赫兹吸波器水基宽带石墨烯可调谐

基于电磁超材料的太赫兹吸波器与微波器件的设计

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基于电磁超材料的太赫兹吸波器与微波器件的设计

作者：杨林鹏厦门大学

学位级别：硕士

电磁超材料奇异的电磁特性,例如双负、高阻抗表面和完美吸收电磁波等,主要是通过新型的结构、大小以及周期排列方式实现的。电磁超材料不仅仅是一种新型结构的材料,更是一种对传统材料设计思维的极大转变,在实现隐身斗篷、完美透镜、等... 详细信息

电磁超材料奇异的电磁特性,例如双负、高阻抗表面和完美吸收电磁波等,主要是通过新型的结构、大小以及周期排列方式实现的。电磁超材料不仅仅是一种新型结构的材料,更是一种对传统材料设计思维的极大转变,在实现隐身斗篷、完美透镜、等离子体传感器、辐射热仪、完美的光吸收和光探测器等多个领域均有很多应用。本文从等离子共振理论和等效电路理论出发,分析了石墨烯加载电磁吸波器和左手材料的工作原理。其中,在利用新型碳材料石墨烯进行电磁吸波器的设计过程中,分析了石墨烯电导率的Kubo模型和Drude模型。首先,在太赫兹吸波器设计方面,由于需要考虑极化敏感性,故而设计中遵循C4旋转对称原则。以石墨烯作为吸波器的吸收图案层,先设计了在1.24THz频点可调谐极化不敏感的四臂旋转对称太赫兹吸波器;再利用分形的理论,设计了一款工作在0.5THz和1.5THz频点的窄带双频极化不敏感四臂旋转对称结构的石墨烯吸波器;最后利用双层频点可调谐拓展带宽的方法,设计了一款0.56THz到1.37THz的双层铜币型渔网结构的超宽带石墨烯吸波器。通过频谱分析的方法展示了各个吸波器的极化敏感性、宽入射角和随石墨烯电化学的调谐特性等。其次,在微波器件设计方面,先从对称结构的设计思路出发,设计了一款工作在2-8GHz之间的镂空式领结状对称左手结构,领结型结构的设计增加了回路上的电感,使得左手单元的尺寸大大缩小,并对弧形半径r和平行板间隙g进行参数扫描。由于均匀结构具有可调的参数有限,产生负的折射率低和左手频段单一等局限性,于是从非对称结构出发,设计了一款不对称双频段左手特性的高阶音符形左手材料,并扫描了金属棒的长度A0和开口缝隙g,最后利用棱镜实验验证了不对称高阶音符形左手材料的负折射率特性。在天线应用方面,为了满足S波段通信需要,将所设计的镂空式领结状对称左手结构加载到单极子宽带天线,改变天线的辐射特性,增加阻抗带宽和阻抗匹配。针对领结状结构中的双叉臂连接方式进行了由弧形至电感和电容型交指状的演变,对比分析了三种不同连接方式对单极子宽带天线回波损耗的影响。

关键词：电磁超材料吸波器石墨烯对称/非对称左手结构宽带天线

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介质结构太赫兹吸波器研究

介质结构太赫兹吸波器研究

作者：杨龙电子科技大学

学位级别：硕士

太赫兹频段携带了丰富信息,且安全性高,其独特的性能展现出了极为可观的应用前景。本文主要研究了基于介质结构的太赫兹吸波器,传统的太赫兹吸波器大多数是实现单频带、多频带或者窄带吸收,其中有些是基于图案化石墨烯结构,该结构加工... 详细信息

太赫兹频段携带了丰富信息,且安全性高,其独特的性能展现出了极为可观的应用前景。本文主要研究了基于介质结构的太赫兹吸波器,传统的太赫兹吸波器大多数是实现单频带、多频带或者窄带吸收,其中有些是基于图案化石墨烯结构,该结构加工较为复杂,并且存在一定的边缘效应。基于介质结构的太赫兹吸波器能够实现几乎覆盖整个太赫兹波段的超宽带高性能吸收,解决了传统吸波器只能窄带吸收的窘境,其结构相对简单,大大减少了制作成本和时间。介质结构超宽带太赫兹吸波器件可以应用到军事隐身技术、能量收集、成像、调制器、通信和检测等多个应用研究领域。本文设出了几种介质结构太赫兹吸波器,并且对吸波器的吸波性能及其吸波机理进行了详细的分析与研究,主要内容如下:1、设计了一种基于介质加载石墨烯结构吸波器,将半椭球介质和单层石墨烯相结合,激发了多个离散石墨烯等离子体共振(GPRS)和连续多模法布里-珀罗共振,从而实现吸波器的超宽频带吸收。仿真结果表明,该吸波器实现了从2 THz到10 THz以上的超宽带吸收,带宽为8THz,平均吸光度为95.72%,相对带宽为133%。对其电场z分量图分析阐述了吸波机理,通过理论推导ω的表达式,其结果与仿真一致。同时,该吸波器具有入射角50°范围内优异的广角特性。2、在半椭球结构吸波器基础上,设计了一种具有旋转对称性的半球介质加载石墨烯结构吸波器,该吸波器实现了从0.85 THz到10 THz以上的超宽带吸收,带宽为9.15THz,平均吸光度为96.63%,相对带宽为168%。相比于半椭球结构,半球结构拓宽了低频段吸收且具有更强的吸收性能,吸收带宽提高了1.15THz,相对带宽提高了35%,平均吸收率也提升了0.91%。由于半球结构是旋转对称的,在TE极化波和TM极化波入射下,其吸收性能一致,具有极化不敏感特性。3、设计了一种科赫雪花分型结构吸波器,利用分型结构的宽度调制及腔体谐振,吸波器能够实现宽带吸收。仿真结果表明,该吸波器在0.75THz-4.05THz频段范围内超过90%吸收率,吸收带宽为3.3THz,相对吸收带宽可达137%。该结构在入射角50°范围内保持稳定吸收,同时具备极化不敏感特性。4、设计了一种加载防反射涂层科赫雪花分型结构吸波器,加防反射涂层的作用是减少反射、增强吸收,从而到达提高吸收率、拓宽频带的目的。仿真结果表明,该吸波器在0.9THz-6.4THz频段范围内超过90%吸收率,吸收带宽为5.5THz,相对吸收带宽可达150%。相比未加防反射涂层结构,带宽增加了2.2THz,整体吸收率也有较大的提升。该结构吸波器具有入射角度60°范围内不敏感特性及极化不敏感特性。5、设计了一种镂空科赫雪花分型结构吸波器,其镂空结构设计的作用是使电磁波能量引入镂空凹槽处及渗透到基板里进行消耗,从而达到提高吸波器的吸收率、拓宽频带的目的。仿真结果表明,该吸波器在0.6THz-10THz频段范围内超过90%吸收率,吸收带宽为9.4THz,相对吸收带宽可达177%。同样,该结构具有入射角度50°范围内不敏感特性及极化不敏感特性。6、掺杂硅掺杂浓度的改变也会影响吸波器的吸收性能,通过添加并改变泵浦光束的能量强度能够改变掺杂浓度,因此泵浦光束的引入使得吸波器可以动态改善吸收效果。

关键词：太赫兹介质结构吸波器超宽频带吸收

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共形频率选择表面及吸波器设计

共形频率选择表面及吸波器设计

作者：史向柱南京航空航天大学

学位级别：硕士

随着信息设备在军事与民用领域得到广泛的应用,目前的电磁环境愈加复杂,在军事领域电磁隐身技术得到了进一步的重视。为了实现电磁隐身以及减少电磁干扰,频率选择表面及吸波器成为了人们的研究重点。在大多数场景下都需要对频率选择表... 详细信息

随着信息设备在军事与民用领域得到广泛的应用,目前的电磁环境愈加复杂,在军事领域电磁隐身技术得到了进一步的重视。为了实现电磁隐身以及减少电磁干扰,频率选择表面及吸波器成为了人们的研究重点。在大多数场景下都需要对频率选择表面及吸波器进行曲面共形,所以本文重点研究了频率选择表面及吸波器的曲面共形方法。本文内容主要分成三个部分。第一部分研究了平面柔性超材料吸波器,本文基于等效媒质理论设计了一款宽带柔性吸波器,在2.6-12GHz的频率范围内的吸收效率达到90%以上。该吸波器的采用柔性材料作为介质基板,可以通过柔性屏转移法实现曲面共形。高阻表面可以通过丝网印刷的方法进行加工,相比于焊接集总元件大大降低了加工成本。此外该吸波器还具有极化不敏感的优点可以在吸收频带内有效的降低目标的雷达散射截面。本文第二部分基于第一部分设计的宽带柔性吸波器研究了吸波器在可展曲面上的共形。对于可展曲面可以通过设计平面柔性吸波器再使用柔性屏转移法进行共形。该部分研究了柔性吸波器在单曲率曲面(圆柱)和变曲率曲面(圆锥)上的共形,分析了共形圆柱直径以及共形圆锥顶角大小等因素对共形吸波器性能的影响,设计了一款宽带圆锥共形吸波器,共形圆锥顶角为30,该吸波器极化不敏感在2.6GHz-11GHz实现侧向RCS缩减大于8dB本文第三部分研究了矩形晶格和三角形晶格频率选择表面与不可展曲面的建模与仿真。第一类在已知不可展曲面进行曲面共形,共形曲面为旋转抛物面,频率选择表面为耶路撒冷十字型带通频选,设计的雷达罩在保证了天线工作频带内增益的同时有效的缩减了整体的RCS;第二类在近似F-22战机机头表面进行曲面共形,频率选择表面为双层Y孔径型频选,设计的雷达在通带内有效的缩减了整体的RCS。

关键词：吸波器频率选择表面曲面共形

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基于氮化钛的光学超材料吸波器研究

基于氮化钛的光学超材料吸波器研究

作者：郑亚伟武汉纺织大学

学位级别：硕士

传统的惰性金属(Au、Ag)因其低电阻、高电导率的特点而被广泛应用于等离子和光学超材料器件中。然而,当Au和Ag工作在光波段时,其内部的某一自由电子吸收光子跃迁到费米表面后会造成巨大的带间损失和带内损失,这无疑增加了将超材料器件... 详细信息

传统的惰性金属(Au、Ag)因其低电阻、高电导率的特点而被广泛应用于等离子和光学超材料器件中。然而,当Au和Ag工作在光波段时,其内部的某一自由电子吸收光子跃迁到费米表面后会造成巨大的带间损失和带内损失,这无疑增加了将超材料器件应用于实际的难度。此外,作为性质稳定的惰性金属,Au、Ag的加工也是超材料器件在实际使用中所要面临的问题,而氮化钛作为一种陶瓷材料,在光波段不会产生如惰性金属的带间损失和带内损失,同时,除了具备高于惰性金属的稳定性外,在实际加工中也比惰性金属来得容易。文献研究表明,氮化钛在光波段内可以表现出类金属性。从加工成本、光学特性等几个方面考虑,氮化钛可以作为传统惰性金属的替代物应用于实际的光学吸波结构中。本文以将氮化钛应用于光学超材料吸波器为目的,研究了氮化钛薄膜的制备工艺,借助COMSOL Multiphysics软件模拟了基于氮化钛的吸波器的吸波特性,将传统惰性金属和氮化钛在光波段的光学特性进行了对比,证实了氮化钛替代传统惰性金属的可行性,并设计了几种不同结构的基于氮化钛的光学吸波器。通过调整结构参数,研究了基于氮化钛的几种不同结构吸波器所表现出的光学吸收特性。通过仿真超材料吸波器中的电场分布图,分析了基于氮化钛的光学吸波器的吸波机理,其光学吸收特性源于其结构中的表面等离子共振,从而大大减弱了反射光的强度。相比于传统惰性金属,氮化钛在光波段具有类似于金、银的光学特性,甚至在某些方面表现更优;通过调整基于氮化钛的超材料的结构参数,可以调控该超材料在光波段的吸收效率。

关键词：氮化钛超材料吸波器光波段

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有源频率选择表面吸波器的研究与设计

有源频率选择表面吸波器的研究与设计

作者：刘丽丽南京航空航天大学

学位级别：硕士

频率选择表面（Frequency Selective Surface,FSS）作为广义超材料的一种类型,将其运用在吸波器的研究设计上,已取得了丰富的成果。加载有源器件的有源频率选择表面（Active Frequency Selective Surface,AFSS）具有人工主动可控性,在... 详细信息

频率选择表面（Frequency Selective Surface,FSS）作为广义超材料的一种类型,将其运用在吸波器的研究设计上,已取得了丰富的成果。加载有源器件的有源频率选择表面（Active Frequency Selective Surface,AFSS）具有人工主动可控性,在实现可调吸波器方面有更强的应用前景。本文重点研究了AFSS吸波器的设计思路、馈电网络的设计以及多功能吸波器的设计。本文主要工作和创新点如下:1)AFSS吸波器吸收率与单元参数和介质厚度等关系的研究使用电磁全波仿真软件HFSS进行了一系列的仿真,对仿真结果进行了数据分析,获得了一般设计规律,其与用等效电路法分析所得的规律一致,为后续设计积累了宝贵经验。2)AFSS吸波器的研究与设计仿真设计了两款加载PIN二极管的AFSS吸波器,其中一款功能为吸波/反射,另一款的功能为吸波/传输,对两款AFSS吸波器的空间电场分布进行了分析,结果清晰呈现了在PIN二极管不同状态时AFSS吸波器的不同功能。对两款有源吸波器都进行了实物制作,在微波暗室中完成反射系数、传输系数等测试,测试结果与仿真结果有较好的一致性,从而验证了AFSS吸波器设计的正确性。3)多功能AFSS吸波器的研究与设计仿真设计了两款多功能吸波器,其中一款加载PIN二极管,通过控制不同PIN二极管的开/关（ON/OFF）状态,实现四状态双频带吸波/反射可控;另一款同时加载PIN二极管和变容二极管,通过控制PIN二极管实现了吸波器的吸波深度可调,同时控制变容二极管实现吸波器的吸波频率可调。

关键词：有源频率选择表面吸波器吸收/反射吸收/传输多功能吸波器

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基于柔性超材料的毫米波多频吸波器

基于柔性超材料的毫米波多频吸波器

作者：张勇中北大学

学位级别：硕士

电磁超材料不仅代表了基于人工复合亚波长微结构的新型功能材料,更意味着定制化调控电磁响应,任意裁剪电磁波的逆向设计思维,即需要什么样的电磁响应,设计相应的微结构。其通常具有自然界中常规材料所不具备的一些奇特电磁特性,在电磁... 详细信息

电磁超材料不仅代表了基于人工复合亚波长微结构的新型功能材料,更意味着定制化调控电磁响应,任意裁剪电磁波的逆向设计思维,即需要什么样的电磁响应,设计相应的微结构。其通常具有自然界中常规材料所不具备的一些奇特电磁特性,在电磁器件、生化检测、电磁隐身与防护等领域具有广泛的应用前景。通过合理设计超材料的微结构形状、尺寸、材料、分布等,使其整体波阻抗等于自由空间,达到完美匹配,进而实现对特定频段电磁波的完美吸收。现有的超材料吸波器的吸波频带的个数不大于其谐振器的个数,增加吸波器的吸波频带必须适当增加谐振器的个数,势必会增加吸波器的设计和加工难度,本文利用数量更少的谐振器获取更多的谐振频带和更好的吸波性能。本文首先综合应用理论分析和数值模拟相结合的方法,对基于周期性双方环谐振器的吸波器在毫米波频段的多频吸收机制进行了系统研究。基于吸波理论和散射理论设计了三款基于周期性“回”字型微结构的超材料多频吸波器,运用全波分析法计算TE和TM偏振波垂直入射时三款吸波器的吸波率曲线,发现通过调节尺寸,双方环谐振器可以实现双频、三频、四频谐振,并根据强谐振时双方环及其内外环的表面电场分布探索多频吸波的物理机制。并逐个分析尺寸、材料和入射波等参数对吸波性能的具体影响。接着,设计了基于RZJ-304正性光刻胶的UV-LIGA工艺和磁控溅射技术的在环氧树脂板上加工周期性双方环“三明治”式吸波器的便捷工艺,详细探讨了整套工艺的工艺流程,参数影响和注意事项,并用对制备的三款样片进行形貌表征以证实工艺的可行性。其次,详细地介绍了常用的三种测试方案的测试步骤以及注意事项。本文折中选择THz-TDS测试方法,发现TDS1008实测三款样片得到吸波率曲线在低频段与电磁仿真结果大致重合,但在高频段时与数值仿真结果有些许出入,吸波率的实测值较仿真值有轻微降低。最后,通过微结构形貌表征对这些偏差的可能来源进行了合理剖析。最后,对论文的主要工作和结论及其创新之处进行总结归纳,并对研究的不足和超材料吸波器下一步的发展进行总结和展望。

关键词：超材料吸波器毫米波谐振多频

基于频率选择表面结构的太赫兹吸波器的研究与设计

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基于频率选择表面结构的太赫兹吸波器的研究与设计

作者：吴建华南京邮电大学

学位级别：硕士

频率选择表面（Frequency selective surface），简称FSS，也可叫作空间滤波器，在军事和民事领域应用非常广泛，本文对新型的频率选择表面的频率响应特性进行了研究，设计出了基于频率选择表面的太赫兹双波段吸波器。本文首先对太赫兹... 详细信息

频率选择表面（Frequency selective surface），简称FSS，也可叫作空间滤波器，在军事和民事领域应用非常广泛，本文对新型的频率选择表面的频率响应特性进行了研究，设计出了基于频率选择表面的太赫兹双波段吸波器。本文首先对太赫兹技术、频率选择表面基本理论、人工电磁煤质吸波器原理分别进行了介绍，接着分析了传统的长条单元、十字架单元、圆环单元、Y型单元频率选择表面的臂长、臂宽、介质层的介电常数、入射波入射角度以及入射波极化方式对该频率选择表面性能的影响。在以上的基础上，设计出了基于频率选择表面结构的人工电磁媒质太赫兹双波段吸波器，两个吸收谐振点分别为1.5THz/3.0THz，在入射角为0°到45°范围内，吸波器的吸收率可以达到99%以上，在入射角为60°时，吸收率为93%，该吸波器无论是在TE极化还是在TM极化下都具有很好的稳定性。最后，给出了改进和新型太赫兹双波段吸波器的设计和仿真结果。

关键词：频率选择表面人工电磁媒质太赫兹吸波器双波段

基于石墨烯和二氧化钒超材料的双可调完美吸波器研究

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基于石墨烯和二氧化钒超材料的双可调完美吸波器研究

作者：马驰中国计量大学

学位级别：硕士

基于超材料的完美吸波器,指的是通过对器件的周期单元结构和材料参数进行设计,对入射的电磁波在特定频段内实现近100%的吸收。为了克服传统的超材料完美吸波器受制于器件结构,无法实现动态可调的缺点,研究人员将目光转向新型材料。作为... 详细信息

基于超材料的完美吸波器,指的是通过对器件的周期单元结构和材料参数进行设计,对入射的电磁波在特定频段内实现近100%的吸收。为了克服传统的超材料完美吸波器受制于器件结构,无法实现动态可调的缺点,研究人员将目光转向新型材料。作为新型材料的代表,石墨烯优秀的动态电可调性和二氧化钒独特的相变能力吸引了研究学者的注意,对基于石墨烯或二氧化钒的超材料完美吸波器进行了广泛的研究。但是目前的研究主要集中在单一材料,无法满足复杂环境探测任务的需求,因此本文研究了两种可调谐材料相结合的超材料完美吸波器。本文利用石墨烯电可调和二氧化钒温度可调特性,研究了基于石墨烯和二氧化钒超材料的双可调完美吸波器,从拓展工作带宽和频段的角度出发,分别设计并理论分析了三种基于石墨烯和二氧化钒的超材料完美吸波器,并进行了详细的仿真优化与模拟分析。具体工作成果如下:首先,提出了基于单层石墨烯与二氧化钒的双可调完美吸波器。并通过仿真分别对该器件的结构参数、石墨烯的费米能级和二氧化钒的电导率进行参数扫描,分析其对吸收性能的影响。数值计算表明,该吸波器件可以在近3.0 THz的带宽范围内获得90%以上吸收率的高效吸收,其中最大吸收率可达100%。其次,利用仿真计算探讨了基于双层石墨烯与二氧化钒的宽带太赫兹完美吸波器,实现了扩大吸收带宽的效果。利用两层结构参数不同的石墨烯激发出的具有不同谐振频率的等离子体来达到增大吸收带宽的效果,分别研究了石墨烯的费米能级、器件的结构参数和二氧化钒的电导率与吸收带宽和吸收率之间的关系,结果表明,具有90%以上吸收率的吸收带宽为12.5 THz,同时最大吸收率在98%以上。并且由于结构的特殊性,该宽带吸波器对入射角度是不敏感的。最后,提出了基于石墨烯与双层二氧化钒的双频带完美吸波器,满足了多种频段的探测需要。分别通过中间层和边界的二氧化钒与十字形石墨烯产生谐振,实现双频带高效吸收。同时探讨了器件结构参数的变化与双频带吸收峰的关系,分析了该双频带吸波器的动态可调性。计算结果表明,两个吸收峰90%以上吸收率的带宽均在3.5 THz以上,最大吸收率均可达到99%以上,同时具备灵活的可调性。

关键词：石墨烯二氧化钒超材料吸波器

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新型电磁超材料吸波器与极化转换器研究

新型电磁超材料吸波器与极化转换器研究

作者：施维南京航空航天大学

学位级别：硕士

本文基于电磁超材料理论,设计了几款新型电磁超材料吸波器(Metamaterial Absorber,MMA)与电磁超材料极化转换器(Metamaterial Polarization Converter,MPC)。本文第一部分基于柔性材料研究了一款工作在X波段及Ku波段的宽带电磁超材料吸... 详细信息

本文基于电磁超材料理论,设计了几款新型电磁超材料吸波器(Metamaterial Absorber,MMA)与电磁超材料极化转换器(Metamaterial Polarization Converter,MPC)。本文第一部分基于柔性材料研究了一款工作在X波段及Ku波段的宽带电磁超材料吸波器和一款带有透射窗口的频率选择表面吸波器(Frequency Selective Surface Absorber,FSSA)。第一款单元结构为八边形与锯齿状多边形组合而成,并利用加载集总电阻的方法,使得对垂直入射的电磁波在7.58-17.25GHz范围内有大于90%的宽带吸收,且在此频段内的三个谐振频点上有几乎完美的吸波率。当电磁波大角度入射时,吸波率也较好。第二款单元结构为两个同心八边形组合且背部开一个透射窗口,当电磁波垂直入射时,电磁波在9.21-18.11GHz范围内有大于90%的宽带吸收。该工作的创新点为:结构均采用了Teflon为介质基板,相对带宽分别达到77.88%与65.15%,以及极化不敏感特性。第二部分研究了一款工作在X波段及Ku波段工作的宽带电磁超材料极化转换器。其单元结构为两块矩形的金属贴片斜45°中心对称组合而成。极化转换率大于90%的频带范围为:7.56-14.80GHz(带宽为7.24GHz,相对带宽为64.76%);极化转换率大于80%的频带范围为:7.37-15.06GHz范围内(带宽为7.79GHz,相对带宽为69.46%)。在此频带范围内有三个谐振频点处实现了完美极化转换。通过测试得到了与仿真基本一致的曲线。该工作的创新点为:结构简单,实现了较高的极化转换率且工作频带较宽。第三部分研究了一款电磁超材料低频小型化多功能器件,能够在部分甚高频(Very High Frequency,VHF)与部分特高频(Ultra High Frequency,UHF)频段分别实现吸波器和极化转化器的功能。基于三维立体“几”型结构,在底层介质基板上立五块柱状介质基板,并将延长电流路径从而降低吸收频点的“蛇”形金属线结构敷于柱状介质基板的两个xoy面且镜像相同,并用金属线连接结构将其从左至右或从右至左连成一条导通的电流路径,最后引入光子晶体中的缺陷效应,在相邻两块柱状介质基板之间紧紧插入材料为FR-4的梳状介质基板,使得通过此处感应电流的能量发生一次或多次局域。仿真得出大角度入射仍能保持稳定的吸波率与极化转换率。通过测试得到了与仿真基本一致的曲线。该工作的创新点为:实现了较低频点(0.258GHz)处吸波率达到了99.97%的完美吸收;结构小,压缩比达到了50.56,实现了器件小型化;在0.1-2GHz频段内,实现了六频吸收和双频极化转换功能,即多功能。

关键词：电磁超材料吸波器极化转换器宽带大角度入射低频小型化多功能