基于超材料吸波器和極化轉(zhuǎn)換器的研究.pdf

1、超介質(zhì)材料(Metamaterials)是一種在自然媒質(zhì)中結(jié)合人工設(shè)計(jì)的幾何單元結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)新的電磁功能特性的新型材料，它包括光子晶體、左手材料、單負(fù)材料以及零折射率材料等。由于電磁超材料具有很多獨(dú)特的電磁特性，因此該材料在許多領(lǐng)域有著巨大和潛在的應(yīng)用前景。本文的主要研究?jī)?nèi)容是基于超材料的高性能吸波器和極化轉(zhuǎn)換器，具體的工作內(nèi)容如下：
　　(1)對(duì)超材料吸波器進(jìn)行了研究，通過將改進(jìn)型方形諧振環(huán)與 jerusalum十字結(jié)合，充分利用

2、吸波器上層空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了一種多頻超材料吸波器，此吸波器在3.68GHz、5.96GHz和8.45GHz三個(gè)工作頻點(diǎn)對(duì)電磁波的吸收率分別為99.9％、97%和99.5%，同時(shí)，該吸波器具有極化不敏感和寬角度的工作特性，且單元尺寸是??????×??????×??????，其中?為吸波器最低工作頻率在自由空間的波長(zhǎng)。與一些其它的超材料吸波器相比，該吸波器具有體積小、厚度更薄等優(yōu)點(diǎn)，更適合于超薄系統(tǒng)的集成和應(yīng)用。同時(shí)，通過干涉理論進(jìn)一步證明了

3、仿真結(jié)果的正確性。利用縮比原理，通過對(duì)吸波器結(jié)構(gòu)尺寸的縮小，得到一種工作在THz頻段的多頻超材料吸波器。
　　(2)對(duì)超材料線極化轉(zhuǎn)換器進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)了一種基于雙V字形反射型超寬帶線極化轉(zhuǎn)換器，極化轉(zhuǎn)換率PCR>90%的頻率范圍為12.4GHz-27.96GHz，其相對(duì)帶寬達(dá)到77%，與同類型極化轉(zhuǎn)換器相比具有較大的帶寬，并在寬角度入射的情況下仍具有較高的線極化轉(zhuǎn)換率。利用電磁諧振特性和干涉理論分析了線極化轉(zhuǎn)換器的工作原理，并計(jì)

4、算出了同極化反射系數(shù)和交叉極化反射系數(shù)，在此基礎(chǔ)上開展了實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果與理論計(jì)算、數(shù)值仿真結(jié)果具有較好的一致性，證實(shí)了器件的優(yōu)良性能。
　　(3)設(shè)計(jì)了一種工作于THz頻段的多層寬帶透射型線極化轉(zhuǎn)換器，極化轉(zhuǎn)換效率PCE>80%的頻率范圍為0.17THz-0.31THz，相對(duì)帶寬為58.3%，利用介質(zhì)材料介電常數(shù)和磁導(dǎo)率各向異性特性，采用干涉原理對(duì)透射型線極化轉(zhuǎn)換器的極化轉(zhuǎn)換現(xiàn)象進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并對(duì)交叉極化透射系數(shù)進(jìn)行推