新型人工電磁表面對電磁波的調(diào)控研究.pdf

1、新型人工電磁表面是人工媒質(zhì)的一種平面表現(xiàn)形式，與塊狀新型人工電磁媒質(zhì)相比，它具有更小的體積和更低的損耗，并且更易于工藝實現(xiàn)。這些特點使得新型人工電磁表面獲得了廣泛關(guān)注，人們從物理本質(zhì)及實用特性等方面對其進行了研究，并針對研究的側(cè)重點提出了多種有效的物理參數(shù)來定量描述新型人工電磁表面與電磁波的相互作用。在此基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了基于新型人工電磁表面的初步應用，例如人工隱身表面、極化調(diào)控的表面等離子激元定向耦合器、各種超低剖面的高定向性天線等。本文

2、以新型人工電磁表面實現(xiàn)形式的演變過程為脈絡，從表面導行波和空間輻射波兩個方面研究了新型人工表面對電磁波的調(diào)控特性。論文的主要內(nèi)容和貢獻概括如下:
　　1).基于互補型人工電磁表面，研究了二維電磁環(huán)境下雙曲媒質(zhì)的諧振錐及其導致的負折射現(xiàn)象。
　　2).提出了一種典型的平面媒質(zhì)——由雙開口諧振環(huán)構(gòu)成的單層新型人工電磁媒質(zhì)，揭示了這種平面媒質(zhì)中存在的磁致波。據(jù)此，設(shè)計并制作了能同時支持電磁諧振和磁致諧振的小型化諧振腔。
　　

3、3).研究了一種特殊的新型人工電磁表面——超薄刻槽金屬條帶。利用模式匹配法，分析了這種結(jié)構(gòu)所支持的類表面等離子極化激元的色散特性，并基于這種結(jié)構(gòu)提出了人工表面等離子激元的分波器。
　　4).將漸變媒質(zhì)的設(shè)計理念引入人工電磁表面對表面導行波的調(diào)控。首先將超薄開槽金屬條帶離散化，形成由U型金屬單元結(jié)構(gòu)構(gòu)成的支持人工表面等離子激元的新型人工電磁表面，然后通過設(shè)計單元結(jié)構(gòu)的表面折射率可以實現(xiàn)漸變表面折射率?；谶@種方法，提出、設(shè)計并制作了

4、矩形表面等離子激元成像透鏡，實驗表明成像功能良好。
　　5).將變換光學引入漸變表面折射率的設(shè)計中。根據(jù)U型金屬單元，提出、設(shè)計并制作了基于變換光學的人工表面變形龍伯透鏡。與普通的圓形表面龍伯透鏡相比，該透鏡具有一段直線型的聚焦邊，位于該直線型聚焦邊上不同位置的點源將向不同方向輻射高定向性的表面波。為測試這種性能，設(shè)計了由反對稱指數(shù)漸變槽天線單元構(gòu)成的直線天線陣饋源。實驗結(jié)果表明，該人工表面變形龍伯透鏡和直線天線陣集成后可以在一定

5、方位角內(nèi)實現(xiàn)表面波定向波束掃描。
　　6).提出、設(shè)計并制作了一種各向異性的雙功能新型人工電磁表面透鏡。通過沿各向異性人工表面的兩個光軸方向分別設(shè)計漸變表面折射率分布，該透鏡可以在不同光軸方向上分別實現(xiàn)表面龍伯透鏡和表面魚眼透鏡的功能。測試結(jié)果證實了該透鏡良好的雙功能特性。
　　7).將幾何光學和微波全息技術(shù)引入漸變表面阻抗的設(shè)計中。調(diào)節(jié)接地介質(zhì)板上的方形金屬貼片尺寸，可以實現(xiàn)不同的表面阻抗?；跐u變表面阻抗，提出、設(shè)計并制