電磁超材料吸波器與極化轉(zhuǎn)換器研究.pdf

1、最近幾年來(lái)，電磁超材料（Electromagnetic Metamaterial，EMM）已經(jīng)成為了國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界一個(gè)很重要的研究方向。電磁超材料的特點(diǎn)就是可以通過(guò)調(diào)節(jié)周期結(jié)構(gòu)的各個(gè)幾何參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)其等效介電常數(shù)和磁導(dǎo)率的控制。電磁超材料吸波器和極化轉(zhuǎn)換器是近幾年超材料研究的幾個(gè)重要熱點(diǎn)之一。本文就是以電磁超材料為基礎(chǔ)上分別設(shè)計(jì)了一款工作在TE（Transverse Electric，TE）極化波模式下的窄帶吸波器、一款極化不敏感的寬帶吸

2、波器和一款寬帶極化轉(zhuǎn)換器。
　　本文的第一部分內(nèi)容是設(shè)計(jì)了一款工作在低頻段TE極化波模式下的窄帶電磁超材料吸波器。其結(jié)構(gòu)是由三個(gè)“工”字型組成，介質(zhì)基板為FR4，在頻帶902.4~930.6MHz內(nèi)的吸收率高于90％。我們對(duì)其在電磁波大角度入射時(shí)的吸收率進(jìn)行了仿真，并對(duì)其吸收原理進(jìn)行了詳細(xì)分析，得出了吸收主要是依靠介質(zhì)基板的損耗來(lái)完成的結(jié)論。
　　本文的第二部分內(nèi)容是設(shè)計(jì)了一款極化不敏感的寬帶電磁超材料吸波器。其結(jié)構(gòu)是由四個(gè)

3、三角形環(huán)和中心圓片組成，介質(zhì)基板是厚度為3.5mm的F4B。對(duì)TE或者TM（Transverse Magnetic，TM）極化模式的入射平面電磁波，在7.15~16.09GHz頻帶內(nèi)的吸收率都能超過(guò)了90%，相對(duì)吸收帶寬達(dá)到了77%。通過(guò)對(duì)該結(jié)構(gòu)相對(duì)阻抗、等效介電常數(shù)和磁導(dǎo)率、電流和電場(chǎng)圖的分析，知道了該吸波器能夠在寬頻帶達(dá)到較高吸收效果的主要原理。其主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)是在保證極化不敏感的前提下實(shí)現(xiàn)了寬頻帶的高吸收率，吸收帶涵蓋了全部X波段和部

4、分C波段及Ku波段。最后加工實(shí)物并在微波暗室中進(jìn)行了測(cè)試，將測(cè)試的數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，證明了該寬帶電磁超材料吸波器的設(shè)計(jì)是正確的。
　　本文的第三部分設(shè)計(jì)了一款寬帶電磁超材料極化轉(zhuǎn)換器。其基本結(jié)構(gòu)是由兩個(gè)四分之一圓環(huán)構(gòu)成，介質(zhì)基板為FR4，厚度為3mm。該寬帶電磁超材料極化轉(zhuǎn)換器在頻帶9.50~15.41GHz范圍內(nèi)的反射極化轉(zhuǎn)換率高于90%（帶寬為5.91GHz、相對(duì)帶寬為47.45%）。為能夠順利加工，對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了適當(dāng)