基于新型地毯人工电磁材料的宽带隐身地毯及新型天线研究

摘要

新型人工电磁材料是由一系列人工结构基本单元按照一定规律排列起来的周期、非周期结构。当单元尺寸远小于空间波长时，根据等效媒质理论，从宏观特性上，该阵列可以等效为真实的电磁材料。新型人工电磁材料在理论上能够实现任意的介电常数和磁导率，因而引起了国内外专家和学者的广泛关注。本文从理论上分析了新型人工电磁材料的新奇特性，探讨了该材料的潜在应用，并进行了相关的实验验证。主要研究内容和贡献概括如下：
　　 1)．利用基于体积分方程的CG-FFT算法有效地分析了三维非均匀各向异性复杂电磁材料，该方法能够对三维新型人工电磁材料进行快速准确仿真，这对新型人工电磁材料的三维分析以及实验设计具有很好的指导作用；应用传输矩阵法(TMM)实现了基于集总电路的新型人工电磁材料快速准确分析，有效地缩短了搭建新型人工电磁材料电路的时间，并降低了复杂度。为分析二维集总电路等效下新型人工电磁材料提供了有用的分析工具。
　　 2)．应用惠更斯原理，实现根据近场信息推算出目标远场的电磁特性，并将此技术服务于新型人工电磁材料二维近场测量系统，为新型天线和隐身装置实验远场特性研究奠定了基础。
　　 3)．应用新型人工电磁材料设计了高性能的波束可扫描平板透镜天线和龙伯透镜天线，并对实验样品进行了测试，其实验结果与仿真结果吻合很好。近场和远场测量结果都显示出此类天线具有高增益和低副瓣的特性。
　　 4)．设计了小型化的隐身地毯和定向性自由空间隐身衣，测量结果表明，所设计的隐身地毯和隐身衣能够很好地隐藏目标。同时，本文首次设计并实现了微波段宽带的三维隐身地毯，实验结果证明该隐身地毯具有宽频带和低损耗特性，同时对任何极化任意方向入射的电磁波都具有很好的隐身效果。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

§1.1新型人工电磁材料的发展历史

§1.2新型人工电磁材料的基本结构

§1.3新型人工电磁材料的研究现状

§1.4本论文的研究背景和主要内容

参考文献

第二章 新型人工电磁材料的精确快速仿真方法

§2.1引言

§2.2三维新型人工电磁材料的精确快速仿真方法

§2.2.1非均匀双轴新型人工电磁材料的矩量法分析

§2.2.2 CG-FFT算法

52.2.3数值结果

§2.3基于传输线的新型人工电磁材料的快速准确仿真方法

§2.3.1传输矩阵法理论分析

§2.3.2仿真结果

§2.4小结

参考文献

第三章 新型人工电磁材料近场测量系统的远场计算及分析方法

§3.1引言

§3.2近远场变换的理论分析

§3.3实验和数值仿真结果

§3.4小结

参考文献

第四章 基于新型人工电磁材料的新型天线研究

§4.1 引言

§4.2二维渐变折射率平板透镜天线的性能分析

§4.2.1平板透镜天线的理论分析

§4.2.2平板透镜天线的仿真结果

§4.2.3平板透镜可实现性的考虑

§4.3二维平板渐变折射率透镜天线的设计与实现

§4.4三维渐变折射率平板透镜天线的设计与实现

§4.5二维龙伯透镜天线的设计与实现

§4.5.1天线设计

§4.5.2实验结果

§4.6 三维平板龙伯透镜的设计与实现

§4.6.1实验设计

§4.6.2实验测试

§4.7小结

参考文献

第五章 基于新型人工电磁材料的宽带隐身大衣研究

§5.1 引言

§5.2二维小型化宽带隐身地毯的设计与实现

§5.2.1实验设计

§5.2.2测量结果

§5.3二维宽带定向隐身衣的设计与实现

§5.3.1实验设计

§5.3.2测量结果

§5.4三维隐身地毯的设计与实现

§5.4.1实验设计

§5.4.2测量结果

§5.5小结

参考文献

结束语

致谢

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