新型人工電磁表面對(duì)電磁波的調(diào)控研究.pdf

1、新型人工電磁表面是人工媒質(zhì)的一種平面表現(xiàn)形式，與塊狀新型人工電磁媒質(zhì)相比，它具有更小的體積和更低的損耗，并且更易于工藝實(shí)現(xiàn)。這些特點(diǎn)使得新型人工電磁表面獲得了廣泛關(guān)注，人們從物理本質(zhì)及實(shí)用特性等方面對(duì)其進(jìn)行了研究，并針對(duì)研究的側(cè)重點(diǎn)提出了多種有效的物理參數(shù)來定量描述新型人工電磁表面與電磁波的相互作用。在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了基于新型人工電磁表面的初步應(yīng)用，例如人工隱身表面、極化調(diào)控的表面等離子激元定向耦合器、各種超低剖面的高定向性天線等。本文

2、以新型人工電磁表面實(shí)現(xiàn)形式的演變過程為脈絡(luò)，從表面導(dǎo)行波和空間輻射波兩個(gè)方面研究了新型人工表面對(duì)電磁波的調(diào)控特性。論文的主要內(nèi)容和貢獻(xiàn)概括如下:
　　1).基于互補(bǔ)型人工電磁表面，研究了二維電磁環(huán)境下雙曲媒質(zhì)的諧振錐及其導(dǎo)致的負(fù)折射現(xiàn)象。
　　2).提出了一種典型的平面媒質(zhì)——由雙開口諧振環(huán)構(gòu)成的單層新型人工電磁媒質(zhì)，揭示了這種平面媒質(zhì)中存在的磁致波。據(jù)此，設(shè)計(jì)并制作了能同時(shí)支持電磁諧振和磁致諧振的小型化諧振腔。
　　

3、3).研究了一種特殊的新型人工電磁表面——超薄刻槽金屬條帶。利用模式匹配法，分析了這種結(jié)構(gòu)所支持的類表面等離子極化激元的色散特性，并基于這種結(jié)構(gòu)提出了人工表面等離子激元的分波器。
　　4).將漸變媒質(zhì)的設(shè)計(jì)理念引入人工電磁表面對(duì)表面導(dǎo)行波的調(diào)控。首先將超薄開槽金屬條帶離散化，形成由U型金屬單元結(jié)構(gòu)構(gòu)成的支持人工表面等離子激元的新型人工電磁表面，然后通過設(shè)計(jì)單元結(jié)構(gòu)的表面折射率可以實(shí)現(xiàn)漸變表面折射率?；谶@種方法，提出、設(shè)計(jì)并制作了

4、矩形表面等離子激元成像透鏡，實(shí)驗(yàn)表明成像功能良好。
　　5).將變換光學(xué)引入漸變表面折射率的設(shè)計(jì)中。根據(jù)U型金屬單元，提出、設(shè)計(jì)并制作了基于變換光學(xué)的人工表面變形龍伯透鏡。與普通的圓形表面龍伯透鏡相比，該透鏡具有一段直線型的聚焦邊，位于該直線型聚焦邊上不同位置的點(diǎn)源將向不同方向輻射高定向性的表面波。為測(cè)試這種性能，設(shè)計(jì)了由反對(duì)稱指數(shù)漸變槽天線單元構(gòu)成的直線天線陣饋源。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該人工表面變形龍伯透鏡和直線天線陣集成后可以在一定

5、方位角內(nèi)實(shí)現(xiàn)表面波定向波束掃描。
　　6).提出、設(shè)計(jì)并制作了一種各向異性的雙功能新型人工電磁表面透鏡。通過沿各向異性人工表面的兩個(gè)光軸方向分別設(shè)計(jì)漸變表面折射率分布，該透鏡可以在不同光軸方向上分別實(shí)現(xiàn)表面龍伯透鏡和表面魚眼透鏡的功能。測(cè)試結(jié)果證實(shí)了該透鏡良好的雙功能特性。
　　7).將幾何光學(xué)和微波全息技術(shù)引入漸變表面阻抗的設(shè)計(jì)中。調(diào)節(jié)接地介質(zhì)板上的方形金屬貼片尺寸，可以實(shí)現(xiàn)不同的表面阻抗?；跐u變表面阻抗，提出、設(shè)計(jì)并制