电磁超材料吸波结构的研究及优化.pdf

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1、代号107011070110701学号091812084509181208450918120845分类号TM15TM15TM15公公公开开开密级题（（（中（中中中、、、、英文英文）））目电磁超材料吸波结构的研究及优化StudyonStudyonMetamaterialAbsorbersandOptimizationStudyonMetamaterialAbsorbersandOptimizationMetamaterialAbsorbersandOptimizationMetamaterialAbsorbersandOptimization作者姓名杨阳指导教师姓名、、职务、

2、职务李龙教授教授学科门类工工工学学学科、、专、专专业专业电磁场与微波技术二二二○二○○○一一年十二月一一年十二月提交论文日期西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的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，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安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做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法

3、律责任。本人签名：日期西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。本人签名：日期导师签名：日期摘摘摘要要要要随着科学技术的飞速发展，吸波材料越来越引起人们的重视，从武器隐

4、身到人体、仪器的防护、再到THz成像，吸波材料无不发挥着巨大作用。本文首先介绍了吸波材料和电磁超材料的历史和现状，对新出现的超材料吸波结构的起源、演变及应用做了详细的介绍，并系统地分析了吸波材料的吸波原理和经典的结构式吸波材料Salisbury屏的吸波原理，指出实现超薄吸波的条件。根据超材料吸波的基本原理，本文创新性地提出一种新型吸波结构Tetra-ArrowResonator（TAR），该结构不仅具有优良的吸波特性和超薄的结构尺寸，而且具有良好的入射角稳定性、极化稳定性和多频带特性，并采用波导法进行了实验验证。本文对TAR的性质进行全面深入的分析。首先从表面电流分布分析了

5、三个吸波峰值点的工作模式，从TAR结构的等效阻抗和损耗特性分析其对吸波性能的影响。并通过本征模的方法提炼出TAR结构的谐振腔模型，分析其中高次模的谐振和吸波响应。此外，本文从等效媒质的角度分析了将TAR吸波结构作为一个整体材料时，其等效的介电常数、磁导率和阻抗的特性，发现在三个吸波峰值点，都有较好的阻抗匹配，并且有较大的等效电损耗和磁损耗，根据结构式吸波理论解释了超材料薄型吸波结构实现的原因。在目标雷达散射截面（RCS）减缩方面，本文对有限周期的平面和曲面TAR结构的RCS进行了分析，相对于同尺寸的金属结构具有很明显的RCS减缩效果，表明了其在电磁隐身方面的潜在应用。最后，

6、我们开发了一个联合仿真优化系统，该系统既兼顾了优化算法的灵活性，又保证了电磁场数值计算的准确性，可作为电磁场优化方面非常有用的工具。本文详细描述了系统的组成和实现方法，并以随机表面的超材料吸波结构的优化实例验证了系统的有效性。关键词：超材料吸波等效媒质RCS减缩优化AbstractAlongwiththerapiddevelopmentofscienceandtechnology,moreandmoreattentionshavebeenattractedtoelectromagneticabsorbingmaterials.Theabsorbingmaterialsare

7、playingtheimportantroleinweaponsstealth,humanbody,instrumentprotection,andTHzimaging.Thispaperfirstintroducedthehistoryandcurrentsituationofabsorbingmaterialsandelectromagneticmetamaterials.Wedescribetheorigin,evolutionandapplicationofthemetamaterialabsorbersi