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最近几年来,电磁超材料(Electromagnetic Metamaterial,EMM)已经成为了国内外学术界一个很重要的研究方向。电磁超材料的特点就是可以通过调节周期结构的各个几何参数来实现对其等效介电常数和磁导率的控制。电磁超材料吸波器和极化转换器是近几年超材料研究的几个重要热点之一。本文就是以电磁超材料为基础上分别设计了一款工作在TE(Transverse Electric,TE)极化波模式下的窄带吸波器、一款极化不敏感的宽带吸波器和一款宽带极化转换器。本文的第一部分内容是设计了一款工作在低频段TE极化波模式下的窄带电磁超材料吸波器。其结构是由三个“工”字型组成,介质基板为FR4,在频带902.4~930.6MHz内的吸收率高于90%。我们对其在电磁波大角度入射时的吸收率进行了仿真,并对其吸收原理进行了详细分析,得出了吸收主要是依靠介质基板的损耗来完成的结论。本文的第二部分内容是设计了一款极化不敏感的宽带电磁超材料吸波器。其结构是由四个三角形环和中心圆片组成,介质基板是厚度为3.5mm的F4B。对TE或者TM(Transverse Magnetic,TM)极化模式的入射平面电磁波,在7.15~16.09GHz频带内的吸收率都能超过了90%,相对吸收带宽达到了77%。通过对该结构相对阻抗、等效介电常数和磁导率、电流和电场图的分析,知道了该吸波器能够在宽频带达到较高吸收效果的主要原理。其主要创新点是在保证极化不敏感的前提下实现了宽频带的高吸收率,吸收带涵盖了全部X波段和部分C波段及Ku波段。最后加工实物并在微波暗室中进行了测试,将测试的数据与仿真数据进行对比,证明了该宽带电磁超材料吸波器的设计是正确的。本文的第三部分设计了一款宽带电磁超材料极化转换器。其基本结构是由两个四分之一圆环构成,介质基板为FR4,厚度为3mm。该宽带电磁超材料极化转换器在频带9.50~15.41GHz范围内的反射极化转换率高于90%(带宽为5.91GHz、相对带宽为47.45%)。为能够顺利加工,对结构参数进行了适当调整,调整后该宽带电磁超材料极化转换器能在7.92~16.83GHz频带内达到87.7%以上的反射极化转换率,并且加工实物在微波暗室中进行测试,测试结果与仿真的结果相吻合。该工作的创新点在于:结构简单,极化转换的效率相对较高,工作的带宽比较宽并且对TE或者TM两种模式具有同样的极化转换效果。