人工電磁材料太赫茲吸波器超薄寬頻帶單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究.pdf

1、人工電磁超材料是由周期性亞波長金屬諧振單元和介電材料組合構(gòu)成的人工復(fù)合材料，它可以展現(xiàn)出一般自然材料所不具備的奇異電磁特性。目前，人工電磁超材料可應(yīng)用于天線、微波電路、電磁隱身、電磁吸波等領(lǐng)域，是國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。在本文中，我們研究了太赫茲波段的人工電磁材料吸波器，完成了用等效電路理論對其進(jìn)行分析的工作并解釋了其吸波機(jī)理，并且，對太赫茲吸波器寬帶單元進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)。完成的工作如下：
　　1.建立了人工電磁材料雙頻點(diǎn)太赫茲吸波器的

2、等效電路模型，并由微波傳輸線理論推導(dǎo)求解出雙頻點(diǎn)等效電路中集總元件值RLC的計(jì)算公式。在眾多對于人工電磁材料吸波效應(yīng)的理論解釋中，基于微波傳輸線理論的等效電路分析方法能夠精確描述吸波器單元結(jié)構(gòu)分布參數(shù)與集總元件值之間的關(guān)系。據(jù)此，我們設(shè)計(jì)了諧振頻率分別為1.5THz和3THz的圓環(huán)和十字架組合單元結(jié)構(gòu)雙頻點(diǎn)吸波器。根據(jù)全波電磁仿真結(jié)果計(jì)算出等效電路中的集總元件值并搭建電路，電路仿真計(jì)算結(jié)果與全波電磁仿真計(jì)算結(jié)果一致，驗(yàn)證了所建立雙頻點(diǎn)等

3、效電路的正確性，從而用電路理論解釋了雙頻點(diǎn)太赫茲吸波器的吸波機(jī)理。
　　2.提出了E型貼片結(jié)構(gòu)的寬帶吸波單元。傳統(tǒng)的寬帶吸波器通常用窄帶諧振單元堆疊構(gòu)成多層吸波器以展寬吸波帶寬。E型貼片結(jié)構(gòu)是微帶天線設(shè)計(jì)中的寬頻帶單元，我們成功地將其應(yīng)用在寬帶吸波器設(shè)計(jì)中。利用結(jié)構(gòu)自身形成的雙峰諧振特性，設(shè)計(jì)出來的吸波單元90％吸收效率的相對帶寬約為7.68%，相比于傳統(tǒng)的窄帶吸波單元，相對帶寬提高超過了100%，而且其整體厚度僅為中心波長的1/

4、50，具有超薄的特點(diǎn)。
　　3.設(shè)計(jì)了頂層由兩個(gè)不同尺寸E型貼片共面組合的寬帶人工電磁材料太赫茲吸波器，即利用共平面組合結(jié)構(gòu)來擴(kuò)展吸波器的吸收帶寬。該吸波結(jié)構(gòu)形成了4峰諧振特性，其90%吸收效率的相對帶寬約為12.75%，即通過不同貼片單元吸收峰的疊加實(shí)現(xiàn)了帶寬吸收效果，同樣也具有超薄的特點(diǎn)。
　　4.基于吸收峰疊加原理，設(shè)計(jì)了基于E型貼片的多層寬帶人工電磁材料太赫茲吸波器。通過將3個(gè)結(jié)構(gòu)相同但是尺寸不同的E型貼片堆疊成金字