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超材料的发展研究现状

时间:2019-11-28 21:38来源:毕业论文
利用超材料吸波体对电磁波完美吸收的性质,可以将超材料应用于实现目标的电磁隐身。如果能够将目标表面覆盖超材料吸波体,将探测雷达照射到物体表面的电磁波完全吸收,几乎不

利用超材料吸波体对电磁波完美吸收的性质,可以将超材料应用于实现目标的电磁隐身。如果能够将目标表面覆盖超材料吸波体,将探测雷达照射到物体表面的电磁波完全吸收,几乎不会产生电磁波的反射,就可以显著地降低目标的雷达散射截面(RCS:Radar Cross-Section),从而减少物体被探测到的概率,极大的提高其隐蔽性。42163

吸波超材料的应用领域也十分广泛。从雷达隐身、军事通信电子对抗等军事领域到电磁兼容等科学领域都有吸波超材料的身影[7]。

传统的超材料对入射电磁波具有极化敏感性以及宽入射角度下吸收率衰减较大等缺陷。为了改善超材料吸波体的这些缺陷,研究人员提出了各种结构新颖的超材料。

    为了降低超材料吸波体对电磁波极化的敏感性,Landy对超材料进行了变换,提出了一种中心对称的谐振环结构。实验表明,在不同极化角的条件下,它对入射电磁波的吸收率可以高于77%。

具有极化不敏感的环形结构

图  具有极化不敏感的环形结构

另外,Tao等人改进了Landy的模型[8],将背面的金属窄带结构替换为平行金属薄层,正面结构改为上下对称的谐振环,用以改善原超材料吸波体入射角度有限的情况。实验表明,无论在TE模式还是TM模式下,它对入射角0°-60°范围内的电磁波都可以高效吸收,具有宽入射角的性质。论文网

 对称谐振环结构

周卓辉等提出了一种镂空十字形状的超材料结构[9]。它把超材料结构与传统的吸波体结合在一起,将超材料的低频谐振点与传统的吸波体的吸收频点相互叠加,拓展了超材料吸收带宽。实验证明他设计的吸波体在2.6GHz-5.1GHz的宽带范围内有90%以上的吸收率。

 

图1.5  十字吸波结构

虽然科研人员提出了各式各样的吸波结构[10],但是目前的超材料吸波体仍然有着一些局限性。比如对于吸收雷达波的超材料。通常雷达波的频段在30MHz到100GHz间,但是频率越高,空气对电磁波的衰减越强烈。一般认为,频率在1GHz以下的条件下,可以忽略空气对雷达电磁波的衰减作用。为了降低工作频率,必须增大传统超材料的结构尺寸,这无疑增加了材料的厚度与重量,提高了实现难度。另外还存在的一些局限性有:吸收带宽仍存在有待进一步的拓展,材料结构固定后无法调整超材料的谐振频率,吸收频点单一等[11]

超材料的发展研究现状:http://www.lwfree.com/yanjiu/lunwen_42514.html
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