【摘 要】
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电磁超材料(Electromagnetic Metamaterial)是一种新型人工电磁材料,具有自然界所不具有的超常物理特性。电磁超材料吸波体(Metamaterial Absorber,MA)是一种由电磁超材料组成的复合吸波材料。通过对单元结构及其周期性排列的设计,可以获得一系列奇异的电磁特性。本文基于超材料吸波体的设计思想,为解决现阶段电磁超材料吸波体工作频段窄,无法与防护目标共形以及透光性
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电磁超材料(Electromagnetic Metamaterial)是一种新型人工电磁材料,具有自然界所不具有的超常物理特性。电磁超材料吸波体(Metamaterial Absorber,MA)是一种由电磁超材料组成的复合吸波材料。通过对单元结构及其周期性排列的设计,可以获得一系列奇异的电磁特性。本文基于超材料吸波体的设计思想,为解决现阶段电磁超材料吸波体工作频段窄,无法与防护目标共形以及透光性差等缺点,分别设计了多款电磁吸波体,主要内容如下:1.设计了两款分别基于单层以及多层电阻膜的宽带超材料吸波体。分析了电磁波吸收机理,数值模拟发现两种吸波体表面阻抗能在很宽的频率带宽内与自由空间的阻抗近似相等,从而实现宽频带吸收。对于单层结构的吸波体,在6.58~16.38 GHz频率范围内达到了对入射电磁波90%以上的吸收,覆盖整个X波段和部分Ku波段。完成了13×27阵列的样品的加工制作,测试结果在较宽的频率范围(7~16.4 GHz)内实现了吸收率大于90%的高吸收。对于多层结构的吸波体,在2.95~18.79 GHz超宽带范围内实现高吸收,相对吸收带宽达到了153%。2.开展了基于氧化铟锡(Indium Tin Oxide,ITO)的光学透明超宽带超材料吸波体的设计与研究工作,可以在10~75.5 GHz的频率范围内实现较高的吸收。研究了其表面电流分布,解释了吸收机理。探究了不同ITO层的表面电阻的吸收响应。通过激光刻蚀工艺制作了一个尺寸为276 mm×276 mm,具有16×16单元阵列的吸波体样品。实验结果与仿真结果吻合度较高,验证了本次设计的正确性和可行性。同时利用紫外可见光分光光度计测试了其透光率,得到了吸波体样品在可见光波段的平均透光率为60%。3.研究设计了一款三波段柔性可共形超材料吸波体。使用柔性基板代替传统的刚性介质基板,可以实现与复杂结构的物体共形,增加了其实际应用价值,并且该结构整体厚度仅0.4 mm,在每个吸收峰处都表现出了完美的吸收。解释了所设计的超材料吸波体的电磁特性和吸波机制,研究了参数对吸收性能的影响。制作了一个20×30阵列的样品,并利用自由空间法对电磁吸波体的性能进行了实验验证。
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