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左右手材料结构吸波体设计与性能仿真

王丽会  
【摘要】: 作为提高武器生存能力和突防能力的有效手段,吸波材料已成为当今世界各国重点开发的军事高新技术之一。吸波材料同时也在信息传播、电子器件、微波辐射防护等民用方面得到了广泛的应用。因此研究新兴材料的吸波性能具有重要的实用价值。 前苏联科学家Veselago于1968年通过电动力学理论的分析,推导出介电常数和磁导率都为负值的条件,同时在理论上证明了介电常数和磁导率同时为负时,电磁波会表现出奇异的特性,如负折射、反多普勒效应、逆Cerenkov辐射,以及电场、磁场和波矢量满足左手关系等性质,故称其为“左手材料”。2001年D.R.Smith用实验证明了该理论。由于左手材料的拥有的诸多反常电磁特性而引起了研究左手材料的浪潮。 本文在已有的吸波材料研究结果基础上,推导了斜入射零反射条件下由左手材料和右手材料分别构成的单层、双层(共六种)吸波体的电磁参量取值规律,并利用遗传算法对吸波体的结构进行了优化设计;研究了上述吸波体在2-18GHz频率范围内的吸波性能,对其吸波性能进行了仿真研究并获得了相应的特性曲线;在此基础上分析了材料的电磁参量,材料厚度,电磁波入射角度对该六种结构吸波体吸波性能的影响。 研究结果表明:由右手材料构成的吸波体在所选的优化频带范围内具有唯一的吸收峰值,而含有左手材料的吸波体在优化频带内具有多个吸收峰值。在六种结构吸波体中,右左手双层结构的吸波体的平均反射率最大,左左手结构的吸波体在低频段的吸波性能最佳。而各参量对吸波体性能的影响依据其结构的变化而变化。 目前,关于斜入射情况下,单层双层吸波体无反射时电磁参量的取值规律还未见报道。而对含左手材料吸波体的吸波性能的研究以及电磁参量对其影响也很罕见。希望本工作能为左手材料或吸波材料研究领域的学者提供参考。


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