超材料吸波體因其所特有的完美吸收特性,在電磁隱身、電磁兼容等領(lǐng)域取得了非常廣泛的應(yīng)用。但隨著空間電磁復(fù)雜度的不斷提高,電子設(shè)備的干擾日益嚴(yán)重,對多頻帶吸波體的需求也越來越迫切。此外,超材料吸波體諧振頻點(diǎn)對其基板媒質(zhì)介電特性敏感,在傳感技術(shù)領(lǐng)域展現(xiàn)出快速、高效和無損等潛在特性,引起了科研人員的廣泛關(guān)注,逐漸成為了傳感技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本論文以傳統(tǒng)吸波理論為基礎(chǔ),利用多諧振器平面技術(shù)設(shè)計了一款新型六帶超材料吸波體,揭示了其電磁諧振機(jī)理和吸波機(jī)制;基于超材料吸波體的成功設(shè)計經(jīng)驗(yàn),將超材料諧振吸波技術(shù)應(yīng)用于介電媒質(zhì)檢測領(lǐng)域,利用微流控加載液態(tài)媒質(zhì)技術(shù),提出了一款適用于食用油快速無損檢測的超材料吸波傳感器。通過微波諧振器與微流體集成制造工藝,來解決傳統(tǒng)測試方案中器件必須與被測媒質(zhì)物理接觸的核心技術(shù)難題,為介電媒質(zhì)的測量和鑒定提供了一條新思路。(1)基于新型Ω形諧振器設(shè)計了一款六頻帶吸波體。利用Ω形多模諧振器在水平極化波和垂直極化波的激勵下具有不同吸收頻帶的特性,通過中心對稱的方式放置了四個相同的Ω形諧振器,提出了一種增加吸波體吸收頻帶的設(shè)計方法,在3.95 GHz,6.61 GHz,9.17 GHz,11.22 GHz,12.59 GHz和15.63 GHz下實(shí)現(xiàn)了六頻帶極化不敏感的完美吸收,其仿真吸收率分別達(dá)97.04%,99.57%,99.54%,98.95%,99.94%和99.49%;通過分析表面電流及功率損耗密度分布規(guī)律,揭示了吸波體的電磁諧振吸波機(jī)理;基于傳輸線理論和電流分布特性,提取了各吸收頻點(diǎn)下的等效集總參數(shù),利用多諧振器耦合理論,建立了6頻帶吸波體的精確等效電路模型;最后,搭建自由空間測試平臺,在4.01 GHz,6.68 GHz,9.23 GHz,11.17GHz,12.57 GHz和15.02 GHz頻點(diǎn)下分別實(shí)現(xiàn)了94.35%,99.35%,99.27%,98.33%,98.35%和93.58%的吸收率,其測試結(jié)果與仿真一致,進(jìn)一步驗(yàn)證了設(shè)計方法的正確性。(2)設(shè)計了一款應(yīng)用于植物食用油種類鑒定的吸波體傳感器。利用四個新型W形彎折線諧振器,制作了一個吸收頻點(diǎn)為9.887GHz、Q值達(dá)147的窄帶吸波體;基于傳輸線理論,提取了吸波體等效電路模型,推導(dǎo)出了襯底介電常數(shù)與電路諧振頻率間的函數(shù)關(guān)系,探明了其對吸波體靈敏度的影響規(guī)律,為介電媒質(zhì)傳感器的設(shè)計奠定了理論基礎(chǔ);利用微流控技術(shù)將被測媒質(zhì)加載于吸波體強(qiáng)誘導(dǎo)電場區(qū)域,實(shí)現(xiàn)了對媒質(zhì)介電常數(shù)高靈敏度的傳感特性;根據(jù)電磁場仿真結(jié)果,建立了吸收頻點(diǎn)與被測媒質(zhì)介電常數(shù)間的函數(shù)關(guān)系,得到了500MHz/每單位介電常數(shù)的最優(yōu)傳感器靈敏度;搭建波導(dǎo)測試平臺,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試,相對于無介電媒質(zhì)時,加載菜籽油、玉米油、花生油、芝麻油和橄欖油后,吸波體傳感器分別產(chǎn)生了461MHz、458MHz、449MHz、444MHz和436MHz的頻率偏移,基于頻率偏移量設(shè)計制作的吸波體傳感器實(shí)現(xiàn)了對菜籽油、玉米油、花生油、芝麻油和橄欖油的種類鑒定。
【學(xué)位單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP212;TB34
【部分圖文】：

文歧業(yè)[18]

何賽靈[19]

收頻帶 M1（3.98GHz），M2（9.55GHz），M3（13.01GHz），M4（15.73GHz水平極化波的激勵下，吸波體激發(fā)出了三個吸收頻帶 N1（6.68GHz），N2（10Hz），N3（15.90 GHz）�？梢宰⒁獾剑辗� M4 和 N3 存在重疊，同時激發(fā)能會簡并為一個吸收頻帶。圖 4.3 諧振器在水平極化和垂直極化下的吸收曲線Fig 4.3 The absorption curves of the resonator under horizontal and vertical polarized wave.2 4 6 8 10 12 14 160.00.20.40.60.81.0N2N3N1M4M3M2吸收頻 （GHz）垂直極化水平極化M1
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2886506