基于新型电磁人工材料的吸波材料双极化双频带研究

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1、基于新型电磁人工材料的吸波材料双极化双频带研究#张鹏程，林先其，沈睿**5101520253035（电子科技大学极高频国防重点学科实验室，成都611731）摘要：新型人工电磁材料，不同于传统材料，是由单元电磁结构进行周期排列而成，其最大的特点就是可以通过改变单元的结构参数来改变其等效电磁参数如介电常数和磁导率等。本文介绍了一种基于新型人工电磁材料的双极化平板式吸波结构，通过吸波材料的设计原则分析了结构式吸波材料的原理及优势，并通过仿真软件着重分析和对比了影响该结构吸波性能的重要参数。最后在此双极化结构的基础上，提出了双频带设计方案，并且分析了影响其特性的

2、参数。关键词：新型人工电磁材料；吸波材料；双极化；双频带中图分类号：TN713;TB3AnalysisandDesignofDual-polarzationandDual-frequencyAbsorberLoadedMetamaterialZHANGPengcheng,LINXianqi,SHENRui(EHFKeyLabofFundamentalScience,SchoolofElectronicEngineering,UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina,ChengDu611731)Abst

3、ract:Differentfromthetraditionalmaterials,metamaterialisaseriesofartificialmaterialsbasedonperiodicinclusionsofmetalsand/ordielectricswhichexhibitscontrollableelectromagneticcharateristics.Inthispaperadual-polarizationabsorbingmetamaterialispresented.Theimportantparametersofstructu

4、reswhichaffecttheabilityofabsorbingareanalyzedthroughsimulationsoftware.Whatismore,amethodtorealizethedual-frequencycomprisingthedual-polarizationabsorbingstructureispresented.Keywords:metamaterials;absorber;dual-polarzation;dual-frequency0引言近年来，代表着左手材料的新型人工电磁材料在通信研究及工程领域都获得了广泛关注[1

5、][2]计的新型器件，新型天线，和其他的应用层出不穷。这些结构也被应用在各个频段，从射频，微波，毫米波到太赫兹，甚至到光波频段，但是普遍要求结构是低损耗的。近来，科学界们开始把目光投到具有高损耗特性的新型人工电磁结构上，并应用这一高损耗特性设计出了新型吸波器。在参考文献[3]中，提出了一种新型平板式电磁吸波结构，该结构由两部分金属元件：电谐振环和金属条带分别印制在介质基板的两面所组成。该结构可实现高损耗正切角，并达到了近乎完美的吸收率。在此之后，应用在不同频段，拥有不同特性的此类结构纷纷被发表出来[4-6]。同时，此类结构也有一定的缺陷，如，工作频带窄，极化

6、方向单一等，为了克服极化方向上的缺陷，我们提出一种双极化结构及双频带的拓展，并对影响其性能的主要参数进行了细致的分析。基金项目：教育部高校博士点新教师基金（20090185120005）；国家自科基金（60901022）作者简介：张鹏程，（1987-），男，博士，异向介质、频率选择表面。通信联系人：林先其，男，副教授，异向介质，微波电路，天线。E-mail:xianqilin@gmail.com-1-。利用新型人工电磁材料反向传播，非线性响应，可控参数等不同寻常的电磁特性所设401吸波材料设计原则指导吸波材料设计的基本原则[7-9]是依据电磁波在介质层内

7、传输损耗特性，选择合适电磁参量的材料以使介质层的输入阻抗和自由空间波阻抗相匹配，达到最佳的吸波效果。吸收率的A(ù)计算公式如下：45A(ù)=1−T(ù)−R(ù)其中T(ù)为传输系数，R(ù)为反射系数，表示成复数形式即为：(1)22(2)对于一般的吸波材料，我们主要是考虑其吸波特性，即波的透射会很小且尽量没有回波，为了方便设计与研究，我们就考虑其单端口特性，则吸波率A可以简化为：50~2(3)不同于传统的吸波材料依靠材料本身的电磁特性来吸收和消耗能量的特点，应用新型人工电磁材料的平板式吸波器将视角从传统材料的分子，原子结构转移到了周期性

8、排列的结构单元。这些结构通过正背面金属及其之间谐振来