本文關(guān)鍵詞：低頻電磁材料的小型化研究及應(yīng)用

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【摘要】：電磁超介質(zhì)作為一種人工材料近年來得到了廣泛的關(guān)注和深入的研究,因其具有很多極具利用價(jià)值的奇異特性,如今在通信、雷達(dá)等領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。然而,電磁材料在制作成器件時(shí)受頻率的影響較大,低頻的電磁材料往往因?yàn)槠涿娣e較大,制約了其應(yīng)用,盡管在GHz、THz以及光波波段的MMs研究非常多,但是對(duì)于工作頻率低(主要位于10Hz-1000MHz范圍內(nèi)),采用諧振型MMs模型,單元尺寸較大再加上介質(zhì)損耗的影響,設(shè)計(jì)MHz頻段的MMs仍然是研究的一個(gè)難點(diǎn),因此尋找簡單有效的設(shè)計(jì)方法使其小型化顯得尤為重要。首先,本文介紹了電磁超材料的研究背景和發(fā)展現(xiàn)狀,介紹了幾種常見的電磁超材料,然后針對(duì)諧振型電磁超材料介紹了其等效本夠參數(shù)的實(shí)現(xiàn)物理機(jī)制,以及電磁超材料的幾種研究方法,包括S參數(shù)反演法以及等效電路法。此外,通過CST仿真軟件,設(shè)計(jì)了兩種單負(fù)材料,第一種為簡單開口諧振環(huán)(SRR)結(jié)構(gòu),第二種為簡單“1”字型諧振結(jié)構(gòu)。兩種結(jié)構(gòu)都為金屬敷層和介質(zhì)基板兩層結(jié)構(gòu),分別實(shí)現(xiàn)磁諧振與電諧振,通過S參數(shù)分析,驗(yàn)證了其單負(fù)特性。利用等效電路模型的分析方法,對(duì)兩種結(jié)構(gòu)表面電流的分析,在其上特定位置加載集總元件,改變其中集總參數(shù)的大小,使得材料在同樣單元尺寸的情況下達(dá)到諧振頻率可調(diào),實(shí)現(xiàn)了同尺寸下低頻吸波特性以及低頻頻率選擇特性。同時(shí),本文在前面兩種簡單磁諧振與電諧振結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提出了組合結(jié)構(gòu),首先設(shè)計(jì)了一種單電容可調(diào)控雙負(fù)材料,將金屬銅條與方形SRR環(huán)進(jìn)行了組合,在方形SRR環(huán)中加載電容元件,金屬銅條為結(jié)構(gòu)提供了負(fù)的介電常數(shù),方形SRR環(huán)為結(jié)構(gòu)提供了負(fù)的磁導(dǎo)率,通過調(diào)節(jié)加載電容值的大小來實(shí)現(xiàn)材料的頻率可調(diào)特性；然后設(shè)計(jì)了一種雙電容可調(diào)控雙負(fù)材料,在金屬銅條與方形SRR環(huán)中各串聯(lián)一個(gè)電容元件來實(shí)現(xiàn)材料的雙負(fù)特性；接著將三層金屬銅條結(jié)構(gòu)進(jìn)行了組合設(shè)計(jì)了出了一種頻率可調(diào)吸波材料,在每層金屬銅條中分別加載一個(gè)電阻元件和一個(gè)電容元件,加載電阻實(shí)現(xiàn)材料的吸波特性,加載電容實(shí)現(xiàn)材料的頻率可調(diào)特性,通過調(diào)節(jié)加載的電阻值和相鄰銅條間的間距來調(diào)節(jié)整個(gè)結(jié)構(gòu)的吸收系數(shù)；最后將金屬銅條與SRR環(huán)進(jìn)行組合設(shè)計(jì)了另一種頻率可調(diào)的吸波材料,相比于多層結(jié)構(gòu),該模型的吸收系數(shù)更大,接近于1,但存在著最大吸收峰值帶寬較窄的缺陷。通過反演S參數(shù)分析,采用集總加載的方式是將材料小型化的可行手段,采用加載電阻元件的方式是實(shí)現(xiàn)材料吸波特性的有效途徑。本文對(duì)電磁超材料的小型化的研究,讓電磁超材料具有了更加廣闊的應(yīng)用前景和研究價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：電磁超材料 負(fù)介電常數(shù) 負(fù)磁導(dǎo)率 小型化
【學(xué)位授予單位】：長江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB34
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-21
• 1.1 研究的背景和意義8
• 1.2 人工電磁材料的發(fā)展8-12
• 1.3 頻率選擇表面12-16
• 1.4 吸波材料16-18
• 1.5 電磁波的極化18-19
• 1.6 本文的主要研究內(nèi)容19-21
• 第2章 電磁超材料的理論基礎(chǔ)21-39
• 2.1 諧振型電磁超介質(zhì)的基本理論21-28
• 2.2 周期吸波結(jié)構(gòu)的研究方法28-38
• 2.3 本章小結(jié)38-39
• 第3章 兩種基本超材料結(jié)構(gòu)的加載仿真39-47
• 3.1 基于“1”字型諧振結(jié)構(gòu)的加載試驗(yàn)39-42
• 3.2 基于開口諧振環(huán)(SRR)結(jié)構(gòu)42-46
• 3.3 本章小結(jié)46-47
• 第4章 多種組合超材料結(jié)構(gòu)的仿真47-57
• 4.1 單一電容可調(diào)控雙負(fù)材料47-50
• 4.2 雙電容可調(diào)控雙負(fù)材料50-52
• 4.3 頻率可調(diào)吸波材料152-54
• 4.4 頻率可調(diào)吸波材料254-56
• 4.5 本章小結(jié)56-57
• 第5章 總結(jié)57-59
• 致謝59-60
• 參考文獻(xiàn)60-64
• 個(gè)人簡介64-65

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本文編號(hào)：881583