频率选择表面宽带吸波体的参数化设计与优化

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1、分类号学号D201077509学校代码10487密级博士学位论文频率选择表面宽带吸波体的参数化设计与优化学位申请人：孔鹏学科专业：微电子学与固体电子学指导教师：江建军教授缪灵副教授答辩日期：2015年4月ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhilosophyinEngineeringParametricDesignandOptimizationofBroadbandFrequencySelective

2、SurfacesMicrowaveAbsorberCandidate:KongPengMajor:MicroelectronicsandSolid-stateElectronicsSupervisor:Prof.JiangJianjunAssociateProf.MiaoLingHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.China2015.April独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除

3、文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其它个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____

4、______年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学博士学位论文摘要频率选择表面（FSS）吸波体作为一种重要的新型结构型吸波材料，具有广阔的应用前景。系统的设计与优化方法对于推动FSS宽带吸波体的发展具有重要意义。本文研究了FSS吸波体的吸波机理及其模型的参数化方法，讨论了FSS宽带吸波体的性能评价方法、分析方法及其优化框架。通过建立合理的参数化模型，使用合适的评价与分析方法，针对单元图案、结构排布等不同的侧重点，优化设计了多种FS

5、S宽带吸波体。论文主要研究工作如下：从谐振、阻抗匹配等角度讨论了FSS吸波体的吸波原理，以传输线模型为基础定性分析了影响FSS吸波体谐振与阻抗匹配状态的各种要素，以此为基础提出FSS吸波体的模型参数化方法。FSS的单元图案尺寸、器件以及结构等均可以使用此方法参数化。根据FSS宽带吸波体的性能特点，讨论并提出了能够有效评价其宽带吸收性能的评价方法，以评价函数为基础提出了FSS宽带吸波体的二维解空间描述方法。基于FSS宽带吸波体的参数化模型，有针对性地梳理与改进遗传算法在FSS优化中的应用。最后以设计、评价、分析、优化等为基础构建

6、FSS宽带吸波体的智能优化框架。研究与设计了一种4–8GHz开关切换式FSS宽带吸波体。侧重图案参数，对开关性能进行设计与优化。以双开口环耦合图案为基础，设计具有双谐振特性的可调单元结构。提出多态联合评价遗传算法（PUE-GA）对其开关特性进行评价与优化。最终实现了OFF状态-10dB吸收、ON状态全反射的开关切换式FSS宽带吸波体。研究与设计了一种1–5GHz超宽带连续可调式FSS宽带吸波体。侧重图案参数，对连续可调吸波性能进行设计与优化。以一种简单谐振单元为基础，优化与设计具有多谐振特性的单元图案，并在此基础上设计提出具有

7、渐变边缘的多谐振单元图案。通过设计合理的可调器件加载和激励方式，赋予FSS吸波体双可调自由度，从而充分发挥出渐变边缘图案的多谐振特性。最终实现了1–5GHz范围-10dB宽带可调吸I华中科技大学博士学位论文波性能。研究与设计了一种具有极化无关性能的1–8GHz超宽带连续可调式FSS吸波体。侧重图案参数与结构层厚度，对连续可调吸波性能进行设计与优化。基于渐变边缘图案的设计思路，在保持可调性以及吸波性能的同时，通过简化、改进得到具有极化无关特性的基础图案。使用PUE-GA进行性能优化后，结合可调器件激励方法，最终在1–8GHz超宽

8、带范围实现了极化无关性能与-10dB吸收性能。研究与设计了一种具有极化无关性能的1–8GHz超宽带多层结构无源FSS宽带吸波体。侧重图案参数与结构参数，对不可调宽带吸波性能进行设计与优化。通过放开两层图案加载层与电介质基底层的排列形式，搜索更适于1–8GHz超宽带吸波的构型。