UHF频段超材料吸波体宽带小型化研究

摘要

本文通过对UHF频段超材料吸波体开展宽带小型化研究，解决在射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）系统、4G移动通信等领域传统吸波材料尺寸较大、吸收带宽较窄的问题。
　　本文第一部分主要研究了一款多层方环结构UHF频段超材料吸波体。在901~947MHz的频带内对入射电磁波的吸收率大于90％，吸收带宽为46MHz。其优势在于：该吸波体厚度较薄，且用简单结构实现了多吸收峰叠加从而拓展了吸收带宽。
　　本文第二部分主要研究了一款小型化的UHF频段超材料吸波体。在第一部分单层方环的基础上，通过方环内弯折设计和加载集总电阻的方法实现了小型化和单谐振点带宽拓展。在840~990MHz的频带内对入射电磁波的吸收率大于90%，吸收带宽为150MHz，相对带宽超过14%。单元尺寸缩减到20mm×20mm，仅为谐振频率（910MHz）工作波长的0.06倍左右。且通过简易RFID系统实验表明该吸波体可用于RFID系统中，一定程度上抑制误识别并防止邻近RFID系统的窜读。
　　本文第三部分主要研究了一款超宽带小型化的UHF频段超材料吸波体。在第二部分弯折结构的基础上，通过加载更多集总电阻和弯折线近距离耦合引入多个谐振点的方法实现了小型化和超宽带吸收。在0.8~2.7GHz的频带内对入射电磁波的吸收率大于90%，吸收带宽为1.9GHz，相对带宽超过108%。该吸波体对垂直极化电磁波（Transverse Electric，TE）和水平极化电磁波（Transverse Magnetic，TM）具有相似的吸波性能，同时具有良好的大角度入射性能。该吸波体单元尺寸为20mm×20mm，仅为下限频率（0.8GHz）工作波长的0.05倍左右。
　　本文第四部分主要研究了一款基于UHF频段超材料吸波体的小型暗箱，该部分较前三部分更加关注 UHF频段超材料吸波体的实用性。设计该暗箱的目的在于实现对标签的快速质量检测。对暗箱内部进行了电场的仿真分析，并基于UHF-RFID系统进行了测试，通过不同测试环境下的对比分析，表明了在暗箱内部可以找到一个反射干扰较低、可用于标签的快速质量检测的区域。该工作的意义在于：选择超材料吸波体作为暗箱的吸波材料能高效吸收电磁波，同时克服了UHF频段暗箱传统吸波材料尺寸过大的问题。

目录

声明

缩略词

第一章 绪论

1.1 超材料吸波体的研究背景及现状

1.2 UHF频段超材料吸波体的研究背景及现状

1.3 本文的主要研究工作

第二章 UHF频段简单结构超材料吸波体设计

2.1 引言

2.2 超材料吸波体常用基础理论

2.3 UHF频段单层方环结构超材料吸波体设计与研究

2.4 UHF频段多层方环结构超材料吸波体设计与研究

2.5 本章小结

第三章 UHF频段超材料吸波体的小型化设计

3.1 引言

3.2 UHF频段超材料吸波体的小型化设计研究与应用

3.3 厚度缩减的UHF频段小型化超材料吸波体

3.4 本章小结

第四章 UHF频段超材料吸波体的超宽带小型化设计

4.1 引言

4.2 UHF频段超材料吸波体的超宽带小型化设计与研究

4.3 本章小结

第五章 基于UHF频段超材料吸波体的小型暗箱设计

5.1 引言

5.2 基于UHF频段超材料吸波体的小型暗箱设计与研究

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文