新型可調(diào)諧電磁隱身斗篷設(shè)計.pdf

1、調(diào)控電磁波傳播一直是科研工作者的一個重要目標(biāo)。最近，一種被稱為電磁超材料的新概念的引入將會為人們控制電磁波的流動提供有效的途徑。通過調(diào)整這種人工材料的微結(jié)構(gòu)單元，電磁超材料的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率可以被相應(yīng)地改變，從而實現(xiàn)對電磁波傳播的調(diào)控。基于這一新概念，大量的新型功能器件設(shè)計相繼被提出，如超級透鏡，電磁隱身斗篷，新功能濾波器等等。在這些新穎設(shè)計中，電磁隱身斗篷無疑是最能體現(xiàn)操縱電磁波的流動這一特點了，因此也是當(dāng)前科學(xué)研究中的一大熱點問題。

2、從2006年P(guān)endry和Leonhardt各自獨立揭示了一種完美隱身的可能性后，各種基于不同原理的電磁隱身斗篷井噴似地相繼被設(shè)計出來。但是，這些已經(jīng)報道的隱身斗篷的工作頻率都不能調(diào)諧。也就是說，一旦斗篷設(shè)計制作好了后，它的隱身頻率就保持不變。顯然，如果能夠外部控制斗篷的隱身頻率，將會使其具有更大的實際應(yīng)用價值。
　　 本論文將針對這個問題展開研究工作，設(shè)計了幾種可調(diào)諧式的電磁隱身斗篷。我們首先簡單回顧了電磁超材料的背景和發(fā)展過

3、程，介紹了由其引出了幾種新型器件如超級透鏡，電磁隱身斗篷等的研究現(xiàn)狀。第二章介紹了散射取消原理隱身斗篷，并給出了其二維、三維結(jié)構(gòu)下的解析表述。并從其解析的隱身條件出發(fā)，提出了基于散射取消原理的頻率可調(diào)諧的半導(dǎo)體、超導(dǎo)體隱身斗篷。通過改變這些斗篷的工作溫度或者半導(dǎo)體摻雜濃度，可以改變斗篷材料的介電常數(shù)，進(jìn)而調(diào)控隱身頻率。除了頻率可調(diào)設(shè)計以外，我們給出了一種隱身模式可調(diào)的半導(dǎo)體斗篷，通過分別改變兩層斗篷的工作溫度，能使斗篷在兩種不同隱身模式

4、下切換。第三章利用等效介質(zhì)模型闡述了高介電常數(shù)斗篷與散射取消斗篷之間的關(guān)系。我們證明這層高介電常數(shù)材料激發(fā)了近零或負(fù)的等效介電常數(shù)，從而提供了與物體反相的極化矢量，減小了整個系統(tǒng)對入射電磁波的散射作用。我們由散射系數(shù)出發(fā)，解析地導(dǎo)出了與傳統(tǒng)的平板共振腔的共振條件相似的隱身條件，為更好理解這種隱身原理提供了幫助。并從這個解析條件出發(fā)，提出基于雙負(fù)超材料的多頻率隱身斗篷設(shè)計和基于鐵電體的電場控制的頻率可調(diào)斗篷。最后我們總結(jié)了論文的工作，并展