吸波結(jié)構(gòu)在軍事、民用領(lǐng)域的運用日益發(fā)展成熟,如隱身戰(zhàn)斗機(jī)、微波暗室等等。然而隨著研發(fā)的深入,傳統(tǒng)的吸波結(jié)構(gòu)無法滿足頻帶、厚度、重量等高指標(biāo)的工程需求。超表面技術(shù)在Rozanov極限的限制下極大降低了吸波結(jié)構(gòu)的厚度,而Non-Foster器件加載在吸波結(jié)構(gòu)上突破了傳統(tǒng)吸波材料Rozanov極限的限制,拓寬了吸波結(jié)構(gòu)的頻帶,降低了吸波結(jié)構(gòu)的厚度。本文將深入研究Non-Foster器件的電路特性、超表面技術(shù)以及電磁波全波仿真方法,設(shè)計并實現(xiàn)一種超薄超寬帶吸波結(jié)構(gòu)—超寬帶超薄Non-Foster器件加載磁性材料的吸波材料。本論文主要的研究工作及創(chuàng)新貢獻(xiàn)如下:1.基于等效電路模型方法,利用Non-Foster器件的負(fù)阻抗特性,在傳統(tǒng)吸波材料上加載Non-Foster器件調(diào)節(jié)整體吸波結(jié)構(gòu)的阻抗匹配并設(shè)計一種Non-Foster器件加載的吸波材料,厚度為50 mm,在0.13 GHz至1.3 GHz頻段內(nèi)吸波率大于90%。2.基于超表面技術(shù)中頻率選擇表面的類空間濾波器特性,在磁性吸波材料上加載頻率選擇表面單元調(diào)節(jié)整體吸波結(jié)構(gòu)的阻抗匹配并設(shè)計一種基于頻率選擇表面的寬帶磁性吸波材料,厚度為6.84 mm... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

電阻屏式吸波結(jié)構(gòu)示意圖。(a)Salisbury屏;(b)Jauman屏

集總電阻式吸波結(jié)構(gòu)通常是由集總電阻、介質(zhì)層以及金屬背板構(gòu)成。電阻屏式吸波結(jié)構(gòu)中電阻屏用于阻抗匹配,且電阻屏為有一定電阻率的電阻薄膜,而集總電阻式吸波結(jié)構(gòu)用集總電阻代替電阻薄膜,更加精確地控制輸入阻抗。如圖1-2所示,Zhongxiang Shen在介質(zhì)板上加載環(huán)狀微帶線并在微帶線上加載集總電阻,通過調(diào)節(jié)集總電阻的電路參數(shù),實現(xiàn)寬頻帶吸波性能,最終設(shè)計出兩種吸波結(jié)構(gòu),分別為厚度3.175 mm、吸波帶寬為8 GHz至18 GHz的集總電阻式吸波結(jié)構(gòu)[8]與厚度14.508 mm、吸波帶寬2 GHz至9 GHz的集總電阻式吸波結(jié)構(gòu)[9]。結(jié)果表明集總電阻式吸波結(jié)構(gòu)極大地降低了吸波結(jié)構(gòu)的厚度,擴(kuò)展了吸波帶寬。電磁超材料吸波結(jié)構(gòu)相比于電阻屏式吸波結(jié)構(gòu)和集總電阻式吸波結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,需要在在介質(zhì)層上加載周期性金屬結(jié)構(gòu)。2008年,波士頓學(xué)院的Landy等人首次基于超材料設(shè)計出完美吸波器[10],如圖1-3所示,該吸波器由上層開口環(huán)狀電諧振器、中層有耗介質(zhì)層(FR-4)以及下層金屬條帶構(gòu)成,該吸波器厚度僅為0.72 mm,可以看出該吸波器在11.65 GHz處反射很小且無透射,實現(xiàn)了完美吸波效果。同年,波士頓大學(xué)的Tao等人采用類似的結(jié)構(gòu)[11]實現(xiàn)了在1.12 THz處的完美吸波效果,如圖1-4所示,可以發(fā)現(xiàn)電場集中分布在諧振器的開口處以及金屬條帶的兩端。以上電磁超材料吸波結(jié)構(gòu)均僅能實現(xiàn)單頻吸波特性,2011年,東南大學(xué)毫米波國家重點實驗室崔鐵軍團(tuán)隊設(shè)計出微波三波段吸波器[12],如圖1-5所示,該吸波器由上層閉合環(huán)狀電諧振器結(jié)構(gòu)、中層有耗介質(zhì)層和金屬背板構(gòu)成,厚度僅為0.816 mm,可以發(fā)現(xiàn)該吸波器在4.06 GHz、6.73 GHz和9.22 GHz分別可以實現(xiàn)99%、93%和95%的吸波率。

電磁超材料吸波結(jié)構(gòu)相比于電阻屏式吸波結(jié)構(gòu)和集總電阻式吸波結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,需要在在介質(zhì)層上加載周期性金屬結(jié)構(gòu)。2008年,波士頓學(xué)院的Landy等人首次基于超材料設(shè)計出完美吸波器[10],如圖1-3所示,該吸波器由上層開口環(huán)狀電諧振器、中層有耗介質(zhì)層(FR-4)以及下層金屬條帶構(gòu)成,該吸波器厚度僅為0.72 mm,可以看出該吸波器在11.65 GHz處反射很小且無透射,實現(xiàn)了完美吸波效果。同年,波士頓大學(xué)的Tao等人采用類似的結(jié)構(gòu)[11]實現(xiàn)了在1.12 THz處的完美吸波效果,如圖1-4所示,可以發(fā)現(xiàn)電場集中分布在諧振器的開口處以及金屬條帶的兩端。以上電磁超材料吸波結(jié)構(gòu)均僅能實現(xiàn)單頻吸波特性,2011年,東南大學(xué)毫米波國家重點實驗室崔鐵軍團(tuán)隊設(shè)計出微波三波段吸波器[12],如圖1-5所示,該吸波器由上層閉合環(huán)狀電諧振器結(jié)構(gòu)、中層有耗介質(zhì)層和金屬背板構(gòu)成,厚度僅為0.816 mm,可以發(fā)現(xiàn)該吸波器在4.06 GHz、6.73 GHz和9.22 GHz分別可以實現(xiàn)99%、93%和95%的吸波率。圖1-4 THz吸波器。(a)電場分布圖;(b)S參數(shù)結(jié)果[11]


本文編號：3434993