新型人工电磁媒质是一类特殊的人造材料,具备超常的物理性质。它可以控制电磁波的传输,并因此产生许多新概念,拥有广阔的应用前景。可重构技术则是在新型人工电磁媒质结构中引入有源器件或相变材料,突破固有结构对其性能的限制,能够动态地调控传输特性,满足不同环境及场景下的功能需求。本文围绕可重构新型人工电磁媒质在微波频段与太赫兹频段的设计,探索了其在电磁兼容、防护及隐身中的应用。分别采用有源器件及石墨烯二维材料作为调控材料,提出了频率选择表面、频率选择吸波体以及太赫兹超材料吸波体的可重构实现方法。本文的主要研究内容如下:1.对自适应可重构频率选择表面进行了研究。建立了加载二极管的金属周期结构在自由空间中的等效传输线模型,从电路的角度分析了在低频宽带范围内频率选择表面由透射到反射的传输状态切换原理。研究了PIN二极管在射频条件下导通特性,设计并实现了基于十字结构加载PIN二极管的低频宽带自适应可重构频率选择表面,验证了该结构在入射电磁波能量增加时自动由传输状态切换至反射状态。2.提出了一种具有高频吸收特性的自适应可重构频率选择表面。分析了阻抗表面的吸收特性以及窄带可重构频率选择表面的自适应切换特性,采用两种结构组合的方法,设计了具有低频窄带自适应切换、高频宽带吸波功能的可重构频率选择表面。研究了频率选择表面在自由空间中的输入阻抗,从阻抗匹配的角度分析了工作频带内传输与反射特性以及带外的吸波特性。加工制作了实物样件,实测与仿真具有较好的一致性。3.基于传输矩阵法对多功能可控频率选择吸波体进行了研究。推导了不同传输状态下双层结构中每一层特征阻抗的限制条件,研究了阻抗表面及频率选择表面的特征阻抗要求,采用频率选择表面加载PIN二极管及偏置网络的方法,设计了具有高频传输/反射可切换特性的频率选择吸波体。在此基础上,对阻抗表面进行了有源加载及馈线分布设计,研究并实现了具有高频传输/反射/吸收可切换、低频宽带吸收的可重构频率选择吸波体,仿真和实测验证了设计的有效性。4.基于等效电路模型对石墨烯超材料吸波体进行了研究。分析了石墨烯材料表面电导率与化学势之间的关系,建立了石墨烯周期结构的等效电路模型,采用阻抗匹配与失配的方法研究并设计了吸收率可调控的太赫兹超材料吸波体。通过引入非均匀谐振单元,显著地增加了吸波体的有效吸收带宽,同时不影响其吸收率可调的特性。此外,用金属取代部分石墨烯结构,将吸收率可调吸波体转变为吸收频点可调吸波体。5.研究了石墨烯超材料的表面等离激元的特性。采用渐变石墨烯周期结构形成多个表面等离激元谐振,实现了基于三角函数曲线结构的宽带太赫兹超材料吸波体。通过外加偏置电压改变石墨烯化学势,实现了吸收率的连续变化,能够在极大的入射角度范围内维持稳定的吸收特性。进一步,改进了超材料吸波体中反射面的设计,在吸收带外引入一个独立的传输通带。6.提出了多频独立可重构石墨烯超材料吸波体的设计方法。分别研究了吸收率可控吸波体与频率可调吸波体的特性,用两种吸波体级联的方法设计了兼具二者特性的双频太赫兹超材料吸波体。采用类Salisbury屏结构与石墨烯-金混合频率选择表面级联,实现了窄带吸收率/窄带频率独立可重构的双频太赫兹吸波体;采用宽带吸收率可控吸波体与石墨烯-金混合频率选择表面级联,实现了宽带吸收率/窄带频率独立可重构的双频太赫兹吸波体;采用双频吸波体与频率可调吸波体复合,实现了三频带可重构超材料吸波体。