本文關(guān)鍵詞：基于電磁超材料太赫茲吸波器的研究

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【摘要】：電磁超材料作為材料設(shè)計(jì)領(lǐng)域的新理念,通過人工設(shè)計(jì)單元結(jié)構(gòu)的尺寸和形狀,按周期結(jié)構(gòu)排列后,它會(huì)表現(xiàn)出超常的奇異電磁特性,是近十年來國際相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。隨著電磁超材料的迅速發(fā)展,其吸波性能的研究同樣引起了研究人員的廣泛的關(guān)注。由于高吸收、超薄厚度、頻率選擇性和設(shè)計(jì)靈活性等優(yōu)勢,超材料吸收器在太赫茲波段備受關(guān)注。在N.I.Landy等人首次提出了完美吸收器結(jié)構(gòu)之后,研究人員對超材料吸收器的研究也從追求更高的單頻吸收率發(fā)展到寬角度入射及極化不敏感等。本文主要采用商用CST Studio Suite2013電磁仿真軟件設(shè)計(jì)并研究了超材料吸波器的特性,主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)包括：1,我們基于金屬方片結(jié)構(gòu)分析了單頻帶的太赫茲超材料吸波器,并引入底層金屬和頂層方形結(jié)構(gòu)層表面的電流及z向電場分布分析了方片結(jié)構(gòu)的吸波機(jī)理。隨后利用對角排列方式將兩個(gè)方形削圓結(jié)構(gòu)排列在同一個(gè)超材料單元結(jié)構(gòu)上,構(gòu)造出了頻帶寬、材料薄的太赫茲吸波器。對方形削圓結(jié)構(gòu)的尺寸參數(shù)、表面電流、和電場分布進(jìn)行了分析和研究,并給出了在TE與TM波很寬的入射角度下的吸波率。仿真結(jié)果表明：在同一結(jié)構(gòu)上放置兩種不同的方形削圓結(jié)構(gòu),超材料會(huì)極大的增加吸收帶寬。2,研究了基于正方形雙環(huán)共面的超寬頻帶吸收器,并引入共振頻率處頂層金屬結(jié)構(gòu)表面的電流分布,并且分析了超材料吸波器的吸波機(jī)理,然后給出了在TE波與TM波模式不同入射角度下該結(jié)構(gòu)的吸波率,討論了中間介質(zhì)層損耗參數(shù)對超材料整體結(jié)構(gòu)吸波性能的影響和這兩種不同的超材料吸波體的能量損耗密度和電場能量密度。通過對外環(huán)金屬補(bǔ)償,增加了超材料的吸收帶寬。最后結(jié)果表明：雙環(huán)超材料結(jié)構(gòu)具有很寬的吸收帶寬,能量損耗主要在頂層金屬的歐姆損耗,對中間介質(zhì)參數(shù)不敏感,增加金屬補(bǔ)償塊可以增加吸收帶寬。
【關(guān)鍵詞】：電磁超材料 吸波性能 多反射干涉理論 偏振不敏感 寬角度
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O441;TB39
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 緒論10-24
• 1.1 太赫茲波的特點(diǎn)10-11
• 1.2 太赫茲技術(shù)的主要應(yīng)用11-13
• 1.3 電磁超材料概述13-22
• 1.3.1 超材料的基本性質(zhì)16-20
• 1.3.2 超材料的實(shí)現(xiàn)20-22
• 1.4 論文的主要研究工作22-24
• 2 基于超材料的吸波體理論介紹24-36
• 2.1 常規(guī)材料吸波體的吸波原理24-25
• 2.2 超材料吸波體的吸波原理25-27
• 2.3 超材料吸波體的基本理論27-31
• 2.3.1 阻抗匹配理論27
• 2.3.2 傳輸線理論27-29
• 2.3.3 多次反射干涉理論29-30
• 2.3.4 吸波體等效參數(shù)提取方法30-31
• 2.4 超材料吸波體的研究進(jìn)展31-36
• 3 基于方形削圓單元的寬頻帶太赫茲超材料吸波器36-46
• 3.1 單方片超材料的吸波性能36-38
• 3.2 四個(gè)方形削圓單元片超材料吸波器的設(shè)計(jì)38-40
• 3.3 參數(shù)對吸波器性能的影響40-44
• 3.4 寬入射角度下的吸波性能44-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 4 基于雙正方形環(huán)的寬頻帶太赫茲超材料吸收器46-55
• 4.1 共面超材料的研究背景46-47
• 4.2 正方形環(huán)超材料吸波器吸波性能47-49
• 4.3 寬入射角度下的吸波性能49-50
• 4.4 超材料介質(zhì)層不同損耗值的吸波性能50-51
• 4.5 外環(huán)金屬補(bǔ)償增加吸收帶寬51-53
• 4.6 本章小結(jié)53-55
• 5 全文總結(jié)與展望55-57
• 5.1 全文內(nèi)容總結(jié)55-56
• 5.2 未來工作展望56-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 作者簡歷61-63
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集63

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1 ;光學(xué)左手超材料捕獲彩虹取得突破[J];光機(jī)電信息;2009年11期

2 聞孺銘;李凌云;韓克武;孫曉瑋;;微波超材料隱形結(jié)構(gòu)及其新型快速實(shí)驗(yàn)方案[J];物理學(xué)報(bào);2010年07期

3 樹華;;可以用光進(jìn)行控制的超材料[J];物理;2012年12期

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5 弓巧俠;劉曉e，

本文編號(hào)：556202