CST基于分形结构的厘米波超材料吸波体(2)

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This project also includes a design of wide-angle and polarization-independent metamaterial absorber based on Koch fractal structure after the theoretically analysis. We changed some factors to invest the performance of MA. By comparing the MA with square absorber, we conclude its features and advantages. Finally, in order to extend the bandwidth of the MA we designed, we use the multi-layer structure and get a satisfying result by adjusting the parameters of the multi-layer structure.

Keywords metamaterial, FSS, fractal structure, centimeter wave

1 绪论 1

1.1 超材料的研究背景 1

1.2 超材料的发展现状 2

1.3 论文的主要内容 3

2 传统超材料吸波体 5

2.1 仿真软件微波工作室（CST MWS）简介 5

2.2 传统超材料吸波体与设计方法 6

2.3 本章小结 13

3 基于分形结构的超材料吸波体 14

3.1 分形结构的理念及其基本特性 14

3.2 超材料吸波的理论说明 16

3.3 吸波体的设计方法与结构参数 18

3.4 超材料吸波性能影响因素研究 20

3.5 超材料性能探究 22

3.6 本章小结 26

4 对进一步拓宽吸收带宽方法的探讨 27

4.1 本章小结 28

结论 29

致谢 30

参考文献31

1 绪论

超材料吸波体（MA，metamaterial absorber）是电磁超材料中的一个重要应用领域。超材料吸波体的独特优势在于它具有超材料的某些独特性质，可以实现对入射电磁波100%的吸收。但是由于材料尺寸的限制，目前超材料吸波体的工作频率大部分分布在毫米波段至光波段。设计厘米波段的吸波超材料具有一定的挑战性。

1.1 超材料的研究背景

超材料是模仿自然物质原子的阵列分布，对某些人工结构进行周期性排列，所得到的材质获得自然界中的物质所不具备的某些特异性质。电磁超材料作为一种人工功能材料，通过类似的构造方法，利用宏观的电磁结构模仿自然材料中的原子周期排列，然后对周期阵列单元的结构和参数进行合理设计，独立地调节它的电谐振与磁谐振，使其能够表现出负介电常数，负磁导率以及其它的一些独特的电磁效应。这些特殊的电磁效应包括完美透镜[1]、负折射率[2]、反常切伦科夫（Cherenkov）效应、反常Doppler效应、隐身斗篷[3]等。因其独特的物理性质，研究人员用超材料（Metamaterial）来命名它，来表明它与自然材料之间存在的显著区别。

利用超材料吸收电磁波的理念最早是由Landy等人提出的[4]。他们设计了一种可以独立调节电磁响应的三层式结构的超材料吸波体。上层为ELC结构，下层为金属短导线。理论分析可以达到100%的吸收率，并在实验中实现了对中心频率为11.5GHz的窄带电磁波88%的高效吸收。但是他们提出的吸波结构存在着对不同极化方向的电磁波吸收差异，以及吸收带宽较窄等缺点。