多維異向介質的實現(xiàn)及其在隱身衣與天線等電磁器件中的應用.pdf

1、異向介質以其不同于傳統(tǒng)材料的許多特殊電磁效應揭開了現(xiàn)代電磁學嶄新的一頁，成為近年來科學界的一個重要研究課題。本文以異向介質為研究背景，著重討論了多維異向介質的設計，及其在隱身衣、天線等電磁器件中的應用。
　　 本文首先深入分析了傳統(tǒng)二維異向介質構造方法的局限性并提出了相應的解決方案。我們指出，通過交叉嵌入的方法構成的二維異向介質，其兩個垂直方向諧振單元之間的耦合干擾效應大大的減小，因此與傳統(tǒng)的方法相比可以實現(xiàn)更寬的帶寬及更低的損

2、耗。本文不僅從理論上給出了詳細的闡述，還通過實驗對交叉嵌入結構和傳統(tǒng)結構二維異向介質的性能進行了比較和論證。
　　 除了對多維異向介質結構設計的討論之外，本文的另一個研究重點即為異向介質在各種電磁器件設計中的應用，其中最主要的是隱身衣和天線的設計。這些工作包括：
　　 提出了當隱身衣的背景介質為非均勻介質的情況下隱身衣的設計方法。著重討論了當隱身衣的背景介質為分層或漸變介質的情況。這種通用的方法可以被推廣來處理各種環(huán)境下

3、隱身衣的設計問題。
　　 提出了基于分割法的任意形狀隱身衣的設計方案。對于截面為任意不對稱多邊形的二維隱身衣，我們可以將其分割成多個三角形，然后對每個三角形進行獨立的坐標變換來得到其參數(shù)。而通過無限逼近的方式，該方法可用來設計截面為任意形狀的二維隱身衣，并且可以推廣到任意形狀三維隱身衣的設計。
　　 提出了利用二維異向介質實現(xiàn)完美參數(shù)隱身衣的方案。與目前世界上已經(jīng)報導的所有隱身衣實驗方案相比(這些實驗都基于簡化的參數(shù))，

4、基于完美參數(shù)設計的隱身衣可以滿足內外邊界與空氣的較好匹配，能夠在厚度很小的條件下明顯的抑制散射，達到很好的隱身效果。我們提出了軸向分量為常數(shù)的二維完美隱身衣參數(shù)，該參數(shù)可以用二維異向介質實現(xiàn)，由此可以降低完美隱身衣的設計難度。
　　 利用坐標變換法設計方向性可控的高指向性天線。只要將輻射源放置于平板異向介質天線的不同位置，就可以得到向不同方向輻射的高指向性波束，因此該方法還可以實現(xiàn)空分復用。通過選取合適的異向介質參數(shù)，并將幾個輻