作为当前声信号传输领域的热点课题，声波人工结构介质的实现和应用正受到广泛关注。声波人工结构介质是一种具有天然媒质所不具备的超常声信号传输特性的人工复合结构或复合媒质，其传输特性在很大程度上取决于亚波长或波长尺度层次上特殊微结构单元的调制作用，因而会表现出各种奇特现象和物理效应，如声带隙、负折射、反向多普勒频移等。这些极具利用价值的奇异特性突破了传统声传输理论的一些重要概念，给人们提供了自由控制声波传输的手段，为新型波功能器件的设计提供了全新的思维方法和设计理念，在亚波长分辨率声成像、声隐身、集成声波器件等诸多领域具有重要的应用前景。本文对声波人工结构介质中的声传输进行了理论和数值研究。主要涉及局域共振声波超介质的信号传输特性，声隐身斗篷的多层结构介质实现，非理想声隐身斗篷的异常共振散射效应和表面声波超介质辐射系统的声束准直及指向控制。　　第一章绪论部分回顾了本文有关的实验和理论研究背景，介绍了声波人工结构介质中声传输的研究内容和进展，并概述了本文研究工作的主要内容。　　在第二章中，具体研究了以Helmholtz共振器为局域共振单元的一维声波超介质的信号传输特性。应用声传输线理论建立了包含波导管分布参数和共振单元集总参数的等效电路模型，详细讨论了周期常数等重要结构参数分别对局域共振带隙和Bragg散射带隙中心频率、能带宽度、传输系数等的影响，对其物理机制进行了详细的阐述。推导得到了系统色散关系和有效本构参数，发现介质的有效动态质量密度和体模量在局域共振频段同时为负值。此外，应用有限元法模拟了系统传输特性、场强度分布和相位分布，并由传输特性结果反演得到有效动态质量密度和体模量，理论和数值结果相互印证。　　在第三章中，将层状结构介质应用于声隐身斗篷的设计中。通过有限元数值模拟和严格散射理论分析计算了系统的近场声压分布和远场散射强度，数值与理论结果一致。详细讨论了入射声波波阵面形状、声波波长、被遮蔽区域性质等对隐身性能的影响。研究发现，该设计可在低频较宽的频带范围内显著降低被遮蔽区域的声散射截面。在此频率区间内，声信号散射截面随着频率的提高而非线性增加，其截止频率由薄层厚度决定。我们发现宏观上多层结构声斗篷的工作机理可被归结于各向异性有效声学参数所引起的空间变换效应，而微观上声信号在分层介质体系中的传输是各薄层材料参数、厚度、形状、顺序等多种因素共同作用的复杂多重散射过程。　　在第四章中，系统研究了非理想声斗篷的异常共振散射效应及其对隐身性能的影响。研究发现，起主要影响的单极子和偶极子共振分别由0阶和1阶波分量激发，其强度随着扰动的增加而增大;共振频率附近，共振模式对隐身性能有重要影响，同相单极子模式降低声散射截面，而其它各模式均增加声散射截面。本章的研究工作阐明了共振散射的形成机制，为特定工作频率声斗篷的优化设计提供了理论依据。　　在第五章中，研究应用表面声波超介质调节声源的辐射状态，获得高聚焦的准直声束并调控其辐射指向性。通过波矢理论分析和有限元数值计算研究了线声源和两面均被表面声波超介质围绕的亚波长狭缝，以及点声源和无亚波长狭缝的表面声波超介质所构成的两种辐射系统。研究发现两种辐射系统所具有的良好指向性品质源于声源辐射声场和受调制表面波模式的耦合，并且其指向性可通过调节表面声波超介质使系统成为特殊设计的反对称结构来调控。　　在本文的最后一章，我们做了一个简单的总结和展望。　　总之，我们通过理论和数值结合，系统地研究了声波人工结构介质的一些新奇的声信号传输特性。亚波长或波长尺度单元的调制作用是这些结构介质共同的本质，也是其新奇声传输特性的起源。将人工结构介质的声传输研究和新型声波功能器件开发的热点问题结合起来，从理论探索和实践应用的角度均具有重要的意义。