發(fā)布時間：2021-08-08 16:38

　　人工電磁表面是由一系列亞波長單元結構構成的人造二維電磁材料,它對電磁波強大靈活的調控能力使其成為電磁領域的研究熱點。本文立足于人工表面等離激元（SSPP）和相位調控超表面深入研究了人工電磁表面對電磁波的輻射特性調控。主要工作如下:1)基于SSPP的駐波模式提出了一種寬角度的頻率控制波束掃描天線,該天線由放置在SSPP波導兩側的金屬圓形貼片構成。波導經特殊設計,在工作帶寬內傳輸駐波模式的SSPP,安置在波導兩側的圓形貼片因臨近耦合效應能夠將SSPP模式轉化為空間波模式。仿真和實驗結果表明該天線能在9.2GHz-16 GHz范圍內實現83°的波束掃描,且增益都在10.3d Bi以上。2)提出了一種單向輻射的頻率控制掃描天線,該天線由鋸齒狀開槽金屬-絕緣體-金屬（CMIM）結構構成的SSPP波導和放置在背面的輻射貼片構成。提出的CMIM結構波導既作為SSPP波的傳輸載體,又作為輻射貼片的反射地,從而有效的抑制了電磁波向天線下半空間輻射。仿真以及實驗結果表明該天線成功實現了僅在上半空間的單向輻射。3)提出了一種抑制芯片輻射的方案�；赟SPP的表面波特性和色散特性設計出一種輻射抑制結構,該結構... 

【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：140 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

具有負介電常數和負磁導率的三維超材料[1,2]

浙江大學博士學位論文緒論4學家名叫Veselago,他發(fā)現如果將電磁材料的介電常數ε和磁導率μ設置為負數-左手材料[3-7]，那么就會出現一些比較奇特的物理現象，比如負折射，后向波傳輸，逆切倫科夫輻射等。不幸的是Veselago提出的這些現象僅僅是從Maxwell方程出發(fā)得出的理論結果，并沒有具體的實驗證實。因此左手材料在當時并沒有引起人們的廣泛關注。在之后的30年里，左手材料的研究一直處于停滯狀態(tài)。直到1996年，英國帝國理工學院科學家Pendry創(chuàng)造性的提出了一種金屬導線陣列結構[8],從而實現了在特定頻段內有效介電常數為負值。1999年，Pendry又用周期排列的開口諧振環(huán)（SplitRingResonator,SRR）結構構建了負的磁導率材料[9]。2001年美國Smith教授團隊巧妙的將金屬導線陣列和方形開口諧振環(huán)結合在一起，如圖1.1所示，首次用實驗驗證了負折射這一異�，F象[1,2]。美國德克薩斯大學Walser將該人工復合材料稱為―metamaterials‖，超材料一詞由此而來并很快得到廣泛使用。自此關于超材料的研究被正式拉開序幕，大量關于超材料的理論研究，仿真設計，實驗驗證等工作接連涌現。這些研究成果極大的豐富了微波，光學，電路，材料等領域。超材料所表現出的新穎的電磁特性很快便成為了物理學界和電磁學界的研究熱點。圖1.2坐標變換光學原理圖。（a）和（b）分別表示變換前后的網格空間。其中黑色線空間網格，紅色線表示場線軌跡[10]。然而，早期關于超材料的研究大多局限在單元結構的電磁諧振分析,以及如何去構造具有不同特性的雙負媒質，至于超材料的實際應用，并沒有取得實質性

浙江大學博士學位論文緒論6超材料評選為近十年人類十大科技突破之一。隨著對超材料研究的不斷深入人們逐漸發(fā)現超材料對電磁波的調控能力不僅僅可以應用在電磁隱身，更多關于超材料的應用前景被發(fā)掘出來，例如超材料透鏡[15]，幻覺器件[16,17]，―電磁黑洞[18]‖，基于超材料的新型天線[19]等,如圖1.5所示。近年來，超材料還發(fā)展出了吸波器，超表面，人工表面等離激元等新的分支。后兩節(jié)本文將重點介紹超表面以及人工表面等離激元的概況。圖1.4基于超材料的隱身衣設計。（a）微波段二維柱形隱身衣[12]；（b）微波段寬帶地毯式隱身衣[14]；（c）光頻段隱身器件[13]。圖1.5基于超材料的應用。（a）三維超材料Luneburg透鏡[15]；（b）超材料―電磁黑洞‖[18]；（c）超材料加載天線[19]。1.2超表面簡介超材料是通過在空間有規(guī)律的分布亞波長尺寸的單元來實現奇特的電磁特性。但是復雜的三維結構導致超材料存在著一些問題，如加工難度大，自身引入的電磁損耗高和強色散，這些缺陷很大程度上限制了超材料的應用前景。與超材料不同，超表面通過單層或者很薄的多層結構對電磁波進行調控。與波長相比，超表面的厚度可以忽略不計，因此超表面可以認為是一種二維的電磁材料。另外，

【參考文獻】：
碩士論文
[1]攜帶軌道角動量渦旋電磁波天線及傳輸系統(tǒng)的研究[D]. 回曉楠.浙江大學 2015



本文編號：3330304