【摘 要】
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电磁超材料（Electromagnetic Metamaterial,EM）是具有亚波长结构的人工复合材料,通过改变其谐振结构的样式、尺寸和排列规律,可以调节在特定频段内的等效电磁参数。超材料吸波器（Metamaterial Absorber,MA）具有吸收效果好、厚度薄、携带方便等特点,被广泛应用于电磁吸收、雷达隐身、能量收集等领域。本文以超材料吸波器的工作机理为出发点,对具有超宽带、光学透明、
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电磁超材料（Electromagnetic Metamaterial,EM）是具有亚波长结构的人工复合材料,通过改变其谐振结构的样式、尺寸和排列规律,可以调节在特定频段内的等效电磁参数。超材料吸波器（Metamaterial Absorber,MA）具有吸收效果好、厚度薄、携带方便等特点,被广泛应用于电磁吸收、雷达隐身、能量收集等领域。本文以超材料吸波器的工作机理为出发点,对具有超宽带、光学透明、易共形等特点的吸波器进行研究,设计了多款不同类型的MA。主要研究内容如下:1、设计了一款具有双角稳定特性的电磁超材料吸波器,在4.2～40.87 GHz范围内的吸收率均大于95%,对应的相对带宽为162.7%。引入多重反射干涉理论分析垂直和斜入射时的宽带吸收机制,验证了理论分析方法的有效性。利用自由空间法对11×11阵列的实物样品进行性能验证,实验结果与模拟响应之间显示出良好的一致性。2、设计了两款柔性宽带超材料吸波器,一款是基于集总电阻,在4～14.6 GHz频段内的吸收率均高于90%,峰值吸收率超过99%,相对带宽为114%。另一款是基于导电油墨,在7.36～20.52 GHz频率范围的吸收率高于90%。将吸波器贴合在不同半径的圆柱体外表面,分析了工作频带内和工作频带外的吸收效果和雷达散射截面缩减情况。通过丝网印刷等工艺技术制作吸波器样品,并在微波暗室中进行实验验证。3、设计了两款柔性透明超材料吸波器,一款是单层结构,在8.07～25.62 GHz的频率范围内实现了较完美的吸波效果,相对带宽为104.2%。另一款是多层结构,与前者相比,吸波频带拓展到7.3～81.64 GHz,相对带宽高达167.2%。通过表面电流、电磁场以及功率损耗分布,分析了吸波器的电磁谐振和能量损耗机理。此外,还研究了这两款超材料吸波器在不同双角条件下的吸波特性,结果表明设计的两款吸波器均具有极化不敏感和宽角稳定特性。
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