【摘 要】
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超材料是一种具有自然物质所不具有的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。超材料的出现极大地扩展了可实现的介质空间,并且其独特的电磁特性已经在电磁隐身、高性能天线、RCS和微波器件等多个领域中得到了广泛的研究和应用。本文采用理论分析、数值仿真与实验测试相结合的方式,研究了不同构型超材料对电磁波的调控特性,包括吸波、极化和传输特性等。主要研究内容和成果如下:(1)设计了由平面组成的不同二面角超材料结构
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超材料是一种具有自然物质所不具有的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。超材料的出现极大地扩展了可实现的介质空间,并且其独特的电磁特性已经在电磁隐身、高性能天线、RCS和微波器件等多个领域中得到了广泛的研究和应用。本文采用理论分析、数值仿真与实验测试相结合的方式,研究了不同构型超材料对电磁波的调控特性,包括吸波、极化和传输特性等。主要研究内容和成果如下:(1)设计了由平面组成的不同二面角超材料结构,并对其电磁特性进行了仿真和实验测试,仿真结果与实验结果基本吻合。对比相同参数的平面结构,在TE和TM极化波入射下,在9.2GHz和9.17GHz产生了主要吸波频点,对应吸收率分别为99.7%和99.8%;通过RCS和3D散射图等进一步对其吸波频点进行了验证,得到组成后的二面角超材料结构与平面吸波效果相比不仅具有极化敏感特性,在TM模式波下产生了多频点吸收峰,而且还可以有效的调节RCS。(2)提出了一款单层超材料器件,该器件不仅厚度可忽略而且还可以作为电磁波分束器,它可以在相同频率下实现入射波的半透射半反射。它还控制了圆极化电磁波在传输模式下的极化转换。该设计利用几何相位理论详细阐述了可以实现宽带工作的原理,通过样品结构的方位旋转还可以实现相位控制。本文设计的二面角超材料反射器,可用于隐身技术、电磁兼容和目标识别、设计的单层超材料器件具有结构简单、带宽宽等特性,可应用于无线通信、天线和传感等诸多领域,并对多功能超薄器件的集成化具有重要的参考价值。
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