電磁超材料作為一種人工復(fù)合材料,可通過在關(guān)鍵物理尺度上的獨(dú)特設(shè)計而使其具備超常的物理性質(zhì),具有優(yōu)秀的可設(shè)計性,應(yīng)用前景廣闊,涵蓋民用、軍事與國防等眾多領(lǐng)域。作為主要應(yīng)用形式之一,電磁超材料吸波器因其具備相對于傳統(tǒng)吸波材料的高效吸收與結(jié)構(gòu)輕薄等優(yōu)勢而備受青睞。而以柔性薄膜材料作為中間介質(zhì)的電磁超材料吸波器在可共形與可調(diào)諧方面的優(yōu)異表現(xiàn),令其成為當(dāng)下的研究熱門。對于柔性薄膜材料,彎曲是其主要變形形式,因此研究彎曲行為對薄膜超材料的電磁性能影響具有重要的應(yīng)用價值。首先,本文利用柔性材料作為中間介質(zhì),設(shè)計了一款在C波段內(nèi)實現(xiàn)雙頻吸收的薄膜電磁超材料吸波器,該吸波器對極化方式不敏感,對于30°以內(nèi)傾斜入射的電磁波仍然有較為理想的吸收效果。通過調(diào)節(jié)諧振單元尺寸,進(jìn)而研究了諧振單元結(jié)構(gòu)參數(shù)對電磁性能的影響規(guī)律。根據(jù)仿真結(jié)果,從電場強(qiáng)度與表面電流分布的角度分析了吸波器電磁能量的損耗機(jī)理。其次,在前文設(shè)計的超材料吸波器基礎(chǔ)上,研究了彎曲變形對吸波器性能的影響規(guī)律。對于整體彎曲,通過計算平面狀態(tài)下與不同彎曲程度的吸波器單元陣列的雷達(dá)散射截面,并使之與相同形狀的金屬導(dǎo)體形成對比,表征彎曲變形對電磁性能的影響... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

柔性薄膜材料在電磁超材料中的應(yīng)用[3][4][5][6]

ㄆ髂誆浚?倮?媒櫓什愣緣绱拍芰拷?邢?拇傭?迪值绱挪ǖ牡テ檔?吸收。基于Salisbury屏，E.F.Knott等人提出了Jaumann吸波器[8]，他們將兩個乃至更多的電阻層與介質(zhì)層進(jìn)行依次交替排列，每一層電阻層對應(yīng)相鄰的不同頻點，通過多層累積來拓寬中心頻點的吸收帶寬。但傳統(tǒng)的常規(guī)電磁吸波器仍存在一些弊病，其厚度要求一般不小于入射電磁波波長的1/4，但如果為了刻意增加吸收帶寬勢必會增加層級數(shù)，層數(shù)的增加又會導(dǎo)致厚度的顯著增長；同時這類吸波器的電磁吸收特性難以加以控制，種種缺陷都阻礙了常規(guī)吸波器的實際應(yīng)用。圖1-2Landy提出的完美吸波器(a)電諧振單元(b)矩形金屬薄板(c)吸波器整體單元結(jié)構(gòu)[9]鑒于傳統(tǒng)吸波器的種種缺陷，研究人員開始將目光投向電磁超材料，并利用超材料的逆向思維來對吸波器進(jìn)行設(shè)計。最早的電磁超材料吸波器是2008年Landy[9]等提出的一種三層式結(jié)構(gòu)，因其在吸收頻點處接近100%的理論電磁波吸

士頓大學(xué)的HuTao與Landy合作[10]提出了一種基于PMA的改進(jìn)型電磁超材料吸波器，其改良之處在于將底層的矩形金屬薄板替換成了連續(xù)的金屬薄膜。與第一種吸波器相比，由于聯(lián)系金屬薄膜的存在，電磁波無法穿透整個材料；同時在制備時只需要一步光刻步驟便能實現(xiàn)，簡化了成型工藝。自此之后，具有連續(xù)金屬背板或金屬薄膜的三層式結(jié)構(gòu)便成為電磁超材料吸波器的主流結(jié)構(gòu)。Landy等[11]考慮到之前提出的吸波器結(jié)構(gòu)存在各向異性的缺陷，即吸波性能對電磁波極化方式敏感，又提出了一種可以消除極化敏感問題的超材料吸波器結(jié)構(gòu)，如圖1-3所示。其主要特征是最上面的金屬諧振層被設(shè)計為中心對稱圖形，理論計算表明這種改進(jìn)方式可以消除各向異性，在理論與實驗中均得到了驗證。圖1-3消除極化敏感性的超材料吸波器(a)、(b)金屬諧振單元(c)結(jié)構(gòu)示意圖[11]國內(nèi)的張燕萍等[12]提出了一種樹枝狀分形結(jié)構(gòu)的超材料吸波器作為消除各向異性問題的另一種解決方案。首先在厚度為0.8mm的FR-4介質(zhì)基板的正反兩側(cè)刻蝕厚度為30μm的金屬銅樹枝結(jié)構(gòu)陣列，在對其表面進(jìn)行浸銀處理。通過參數(shù)的優(yōu)化調(diào)節(jié)最終實現(xiàn)了阻抗的匹配，吸收率的實測結(jié)果達(dá)到了90.01%�；谏鲜鰧W(xué)者們的早期貢獻(xiàn)，在此之后，電磁超材料吸波器單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計通常具有三個特點：三層結(jié)構(gòu)、金屬背板連續(xù)、金屬諧振層中心對稱；電磁超材料吸波器的研究主要朝著增加諧振頻點（雙頻或多頻吸收）和拓展吸收頻率帶寬這兩個方向前進(jìn)[13]。(1)多頻吸波器電子科技大學(xué)的文岐業(yè)課題組[14]設(shè)計了一款可以實現(xiàn)雙頻吸收的吸波器結(jié)構(gòu)。首先在500μm厚的半絕緣砷化鎵SI-GaAs基板上制備10μm厚的聚酰亞胺薄層，然后在兩側(cè)均鍍上金屬薄膜層。最終在有聚酰亞胺的一側(cè)金屬刻蝕出如圖圖1-4所示的諧振單元。這種吸波?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]新型電磁超材料吸波器研究[D]. 王玲玲.南京航空航天大學(xué) 2017



本文編號：2940006