| 题名 | 电磁超材料低散射特性研究 |
| 作者 | 吴小雨 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2015-03 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 罗先刚 |
| 关键词 | 电磁超材料 散射缩减 可调吸波 极化转换 一致衍射理论 |
| 学位专业 | 光学工程 |
| 中文摘要 | 电磁超材料由于其独特的电磁响应特性受到了越来越多的关注，传统材料的性质通常由组成它们的原子或分子决定，而电磁超材料允许设计者构造特定的“原子”或“分子”，以此来得到新的效应，例如近完美吸收和超分辨成像等。目前，基于这些新效应，电磁超材料正朝着实用化方向迅速发展，例如利用高吸收来设计和实现高效电磁隐身。 本文围绕电磁超材料结构降低目标散射展开了系统研究。主要包括以下三个方面：利用超材料结构对电磁波的吸收调制来达到控制目标散射；利用结构控制电磁波的传播以实现绕射来降低目标散射；利用结构对电磁波进行极化调制，使入射电磁波转化为所需极化状态被完美吸收。此外，针对金属平板的散射截面进行了理论计算，为后续的超材料结构层的散射计算奠定基础。论文的主要研究内容有以下几点： 1、利用超材料近完美吸收效应，实现了一类集频率、幅度同时可调谐的电磁超材料吸收结构。利用变容二极管的电容值随偏置电压而改变的特性，将其加载在吸收结构中，改变结构的感抗，从而实现谐振频率的调控；结合PIN二极管电阻随偏置电流改变的特性，调节结构的阻抗，从而实现吸收幅度的调控。利用传输线理论以及等效电路理论从原理上解释了其可调特性。实测结果与理论计算结果、三维仿真计算结果相符，证明了结构的调频/调幅特性。在此基础上，根据英国谢菲尔德大学的B.Chambers在1999年提出的智能吸波的设想概念，实现了一类可自动跟踪入射波频率智能化吸收系统。 2、利用柱面波展开理论，设计了一种后向散射缩减结构，先用该理论计算散射缩减结构所需最优的电磁参数，然后根据电磁参数反演理论选择合适的电磁超材料结构来等效所需电磁参数，最后全模仿真证明了在一定带宽内，所设计的超材料结构具有后向RCS缩减功能。 3、利用超材料的极化选择性调控，结合PIN二极管的开关作用，实现了电控的反射极化转换。改变结构的等效阻抗，也就改变了反射电磁波的相位差，当相位差达到特定数值时，反射波极化状态也就发生改变。仿真和实验验证了结构的宽带圆极化转换效果，在此基础上，设计了双层结构用来实现极化转换开关，通过PIN二极管的通断，得到了在四种极化（线极化，左旋圆极化，右旋圆极化，交叉线极化）之间进行任意转换的效果。 4、利用几何衍射理论及其一致性形式，从理论上来计算最简单材料−金属导体平板的散射回波，理论计算和实验结果的一致性表明了该计算方法在散射计算中的有效性。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2015-12-24 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ioe.ac.cn/handle/181551/3022]  |
| 专题 | 光电技术研究所_光电技术研究所博硕士论文 |
| 作者单位 | 中国科学院光电所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 吴小雨. 电磁超材料低散射特性研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2015. |
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