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超材料是一种人工复合材料,它具有天然材料所不具备的超常的物理性能,其电磁响应主要取决于材料性能和微观结构的物理尺寸和结构排列。因此基于超材料的吸收器可以通过合理设计其尺寸和结构来获得任意的介电常数和磁导率,从而达到对特定频率电磁波的完美吸收。超材料吸收器具有厚度薄、体积小、结构简单、吸收率高等优点,可广泛应用于电磁隐身、传感器、热成像、电磁屏蔽等领域。本论文主要研究了微波范围内的超材料吸收器,内容如下:(1)提出了一种具有广角和极化不敏感性的双频超材料吸收器。该超材料吸收器由上下两个铜层和中间一个FR-4电介质层组成。它的顶层由一个十字形谐振器和一个方形环形谐振器构成。计算结果表明,该超材料吸收器在3.8441GHz和9.1094GHz处各有一个吸收峰,吸收率分别为99.933%和99.99%,且其厚度仅为最低吸收频率波长的1.34%。该双波段超材料吸收器对垂直入射的电磁波极化不敏感,且在较大入射角入射的条件下对TE和TM极化波仍均有较高的吸收率。我们还对其工作机理进行了探讨并分析了主要参数对该超材料吸收器吸收性能的影响。(2)提出了一种极化不敏感的三波段超材料吸收材料。它由三层结构组成:金属-电介质-金属。顶部金属层由两个闭环谐振器组成,外环为方形环形谐振器,内环为圆形环形谐振器。仿真结果表明,该超材料吸收器的三个吸收峰分别为3.70GHz、6.57GHz和17.62GHz,吸收率分别为99.67%、99.05%和99.98%。给出了该超材料吸收器的电场分布和表面电流分布,研究了其吸收机理,分析了吸收器的极化不敏感性。此外,还讨论了线宽和电介质层的厚度对该超材料吸收器的吸收性能的影响。(3)设计了一种超薄、极化不敏感的三波段超材料吸收器。该超材料吸收器的顶层是一个正方形中心镂空一个十字叉的铜膜。计算结果表明,该吸收器有三个明显的吸收峰,分别为5.86GHz、15.04GHz和17.5GHz,对应的吸收率分别为99.76%、99.11%和99.90%。该超材料吸收器的厚度很薄,只有最低吸收频率波长的1.05%,并且该超材料吸收器对垂直入射的电磁波极化不敏感。此外,我们还分析了三个吸收峰的吸收特性以及关键结构参数对其吸收性能的影响。(4)设计了一款结构简单的六波段超材料吸收器。顶层结构是由一个四边中间开口的方形金属薄环和一个方形金属薄片组成。计算结果表明,有6个明显的吸收峰,分别为8.94GHz、16.47GHz、19.35GHz、23.61GHz、27.03GHz和27.42GHz,其吸收率分别为99.68%、99.52%、99.46%、99.92%、99.89%和96.22%。它对垂直入射的电磁波也表现出偏振不敏感。此外,我们还探讨了该超材料吸收器的吸收机理,分析了主要结构参数对MMA吸收特性的影响。(5)提出了一款在整个X波段具有较高吸收能力的极化不敏感超宽带超材料吸收材料。该超材料吸收器的单元结构由金属薄膜和由电介质层和金属层相间的多层十字锥结构组成。计算结果表明,该宽带超材料吸收器在整个X波段(8-12GHz)的吸收率大于96%,对垂直入射的电磁波偏振不敏感。此外,TE和TM极化波的入射角小于56°时,X波段的吸收率仍高于80%。我们分析了该超材料吸收器的电场、磁场和表面电流分布,研究了超材料吸收器的吸收机理,还讨论了不同关键结构参数对吸收器的影响,包括十字锥结构底部和顶部的臂长和臂宽以及十字锥结构的金属层数,从而得到一组优化设计参数。该超材料吸收器在整个X波段具有较高的吸收率,可用于电磁隐身、电磁屏蔽、秘密探测等领域。