多频电磁超材料关键技术及应用研究.pdf

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA博士学位论文DOCTORALDISSERTATION（电子科技大学图标）论文题目多频电磁超材料关键技术及应用研究学科专业通信与信息系统学号200911010114作者姓名钟靖平指导教师文光俊教授万方数据分类号密级注1UDC学位论文多频电磁超材料关键技术及应用研究（题名和副题名）钟靖平（作者姓名）指导教师文光俊教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别博士学科专业通信与信息系统提交论文日期2013.09.15论文答辩

2、日期2013.11.29学位授予单位和日期电子科技大学2013年12月24日答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。万方数据RESEARCHONKEYTECHNIQUESANDAPPLICATIONSOFMULTI-BANDELECTROMAGNETICMETAMATERIALSADoctorDissertationSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:CommuicationandInformationSystemsAu

3、thor:ZhongJingpingAdvisor:Prof.WenGuangjunSchool:SchoolofCommunications&InformationEngineering万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论

4、文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将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、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日万方数据摘要摘要电磁超材料（ElectromagneticMetamaterial）是一种自然界不存在的、具有奇异电磁特性（包括负折射、逆多普勒频移、逆切伦科夫辐射等）的人工合成结构型材料，其在

5、电磁学、光学、材料学等物理领域以及无线通信、电子工程等工程领域具有极其重要的应用前景，从2000年始首个微波频段电磁超材料实现后至今，已受到国内外研究学者的广泛关注。近十年已报道的合成电磁超材料的方法主要有平面传输线结构、金属谐振结构、全介质结构等实现方式，光子晶体由于具有电磁超材料的一些独特性质（如负折射现象）而被视为电磁超材料的一个研究分支。其中，金属谐振结构电磁超材料的设计方法简单、制备方便、易于构成三维结构，因此具有重大研究价值。然而，金属谐振结构电磁超材料具有窄带谐振工作的固有缺点，限制了其实际应用推广。为解决此问题，国内外研

6、究学者提出了众多实现方法，如利用多个谐振单元实现双频、三频及多频工作的电磁超材料，以及采用液晶、二极管、超导体、MEMS等加载技术实现工作频段可调谐的电磁超材料合成设计思想。本论文亦针对上述金属谐振结构电磁超材料设计中存在的问题，提出一种单金属谐振单元实现单频/双频可转换工作特性的电磁超材料；并以亚铁磁性材料为基体，嵌入到典型单频、双频金属谐振单元中，实现可调谐的多频电磁超材料；进一步探索了基于多频电磁超材料的微波吸波器应用途径。主要内容为：1.提出了一种新型的十字交叉圆形环结构单频/双频可转换的单负介电常数电磁超材料的设计方法。采用等

7、效电路分析方法以及电磁仿真方法，研究了这种电磁超材料的物理实现机理、单频/双频控制途径，探索了这种电磁超材料的测试方法，实验测试研究了其电磁波传输/反射特性。获得了这种电磁超材料的设计、仿真、实验等系统分析方法和材料样品，实现了对电磁超材料的工作模式/频率的有效控制。这种电磁超材料的一个基本谐振单元即可实现单频/双频工作状态的转换，具有结构紧凑，控制方便的特点。2.研究了基于亚铁磁性材料的双频可调谐双负电磁超材料的物理实现机理，采用电磁仿真方法研究了这类电磁超材料的电磁波传输/反射特性及可调谐特性，利用电磁参数反演算法提取得出了这种电磁

8、超材料的等效电磁参数特性。获得了基于亚铁磁性材料的调谐型双频电磁超材料的系统研究方法以及对双频电磁超材料的有效控制途径。这种电磁超材料的双频传输工作频段可随外加直流磁场强度的变化按需调节，有效地解决了常规电