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基于超材料的频率选择表面的研究

作　者: 李松坡
导　师: 廖斌
学　校: 华东师范大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: FSS 周期结构超材料双开口谐振环
分类号: O441.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

频率选择性表面(FSS)是一种由位于介质层上或者夹在介质层中间的周期性的导电贴片单元或者孔径单元构成的单层或多层的准平面结构。它对电磁波具有一定的频率选择特性,其本质特征是能够对不同频率,不同入射角和不同激化状态的电磁波呈现滤波特性,在通信系统和雷达系统中得到了广泛应用。超材料是近年来材料科学和物理学领域的研究热点之一,它具有负群速度、负折射率、理想成像、逆多普勒频移、反常切连科夫辐射等奇异的物理性质。目前,微波段超材料研究已日益成熟,在无线通讯领域将有很大的应用前景。在表面金属和基片的材料受到成本,加工工艺等条件的限制下,设计频率选择表面的主要任务是选择比较好的拓扑结构。而作为一种准二维的电磁结构,频率选择表面的基片材料和厚度对于表面的电磁特性也有重要的影响。本文利用超材料的特殊物理性质,对现有技术基础上所实现的频率选择表面加以改进,设计一种优化的具有尺寸小,波形良好等特点的频率选择表面,使其具有通带内波形更平坦,处理不同方向极化波,在更宽入射角范围内具有良好的频率响应等特点。本文克服了传统超材料结构(DSRR)对于入射电磁波极化方向的严格要求,设计出一种矩形双开口谐振环构混合排列单元格的频率选择表面模型,使其对于各个方向的入射电磁波有着同样的频率相应,其工作频率为9.65GHz,中心频率点反射系数S11达到-35dB,并且在中心频率附近800MHz带宽范围内衰减低于-10dB。通过物理尺寸的线性变换使得该模型可以构造出工作在半频率点和四分之一频率点,同时保证结构良好的电磁特性。在这种频率选择表面模型可以被用于设计雷达罩,飞行器隐身罩等微波毫米波器件。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-9
第一章引言  9-13
  1.1 本课题研究的目的与意义  9
  1.2 频率选择表面国内外研究现状和进展  9-11
  1.3 论文的主要工作和创新之处  11-13
第二章频率选择表面(FSS)  13-25
  2.1 频率选择表面原理和特性  13-14
  2.2 频率选择表面的理论分析与设计  14-16
  2.3 弗洛奎定理  16-19
  2.4 电磁性能计算公式  19-23
  2.5 单层频率选择表面结构分析  23-25
第三章电磁超材料(Metamaterial)  25-34
  3.1 超材料基本理论  25-28
  3.2 等效负介电常数与等效负磁导率材料  28-30
  3.3 常见超材料结构  30-33
  3.4 超材料的应用及前景  33-34
第四章超材料在频率选择表面中的应用  34-42
  4.1 理论及等效电路分析  34-37
  4.2 仿真软件建模  37-40
  4.3 DSRR在频率选择表面中的应用  40-42
第五章基于超材料频率选择表面的设计  42-49
  5.1 频率选择表面在不同频段的应用  42-43
  5.2 介质材料的影响  43-44
  5.3 频率选择表面的设计  44-46
  5.4 频率选择表面的制作与测量  46-49
第六章总结与展望  49-50
  6.1 论文总结  49
  6.2 展望  49-50
参考文献  50-53
作者研究生期间发表论文  53-54
致谢  54-55

基于超材料的频率选择表面的研究

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