摘要：频率选择表面是一种在平面内排布的二维周期阵列,由金属贴片单元或孔径单元构成,其对不同频率电磁波呈现不同的滤波响应,被广泛应用于雷达隐身、卫星通讯和电磁兼容等领域。随着应用对技术的要求不断提高,传统频率选择表面难以满足实际应用。原因有:(1)传统频率选择表面较大的单元尺寸会导致单元谐振时栅瓣过早出现,对传输特性产生不良影响;(2)传统频率选择表面较大的单元尺寸导致其很难在有限空间的区域内以及不规则天线罩上使用,且大尺寸使得现有工艺很难完成贴装布阵。而单元尺寸远小于工作波长的小型化频率选择表面MEFSS的出现为解决上述问题提供了新的思路,其优势日益凸显了自身的价值,逐渐发展成为新的研究方向。最初的小型化频率选择表面通过结构上的交叉、旋绕、连接等模式来达到缩小单元尺寸的目的,最典型的方法就是单元的卷曲、交指设计。为了突破"单元尺寸与谐振波长一致"这一限制,实现小尺寸结构可以控制长波长谐振,通过金属贴片和网格经介质级联,产生了基于容性表面与感性表面耦合技术的小型化频率选择表面。该频率选择表面通过减小单元的有效电尺寸来实现小型化。耦合型双屏小型化频率选择表面主要分为:网栅及其互补结构、网栅和方环贴片阵列结构、方环贴片及其互补结构。这三种典型的耦合双屏结构是研究复杂耦合型小型化频率选择表面结构的基础。由于前两类频率选择表面在实现小型化特性时都无法摆脱周期单元尺寸的制约,若需要更高的小型化需求时则难以实现。而加载无源集总元件(电容器、电感器)的频率选择表面可以增大等效电感L以及等效电容C的值,能够更大程度地缩小单元的有效电尺寸,使得频率选择表面小型化程度更高。为了拓展小型化频率选择表面的功能,在普通小型化频率选择表面单元或介质衬底上加入有源器件(变容二极管和PIN二极管等)或采用特征媒质作为介质衬底等组成有源小型化频率选择表面。该频率选择表面在实现小型化特性的同时,通过对有源器件的调节来控制该频率选择表面的通带开关和变频特性等。本文从单元卷曲和交指设计、基于容性表面与感性表面耦合技术设计、加载无源/有源集总元件技术设计等方面综述了小型化频率选择表面的研究状况。随后,对小型化频率选择表面在实际中的应用进行了介绍并对其未来发展方向进行了展望。

摘要：本文设计了一种具有准全向吸波特性的平板超材料吸波体,其准全向吸波特性是由超材料吸波单元的双面吸波、极化不敏感和宽入射角实现的.理论分析和仿真结果表明:该吸波体在6.18GHz的确有一个双面吸波的吸收点,且吸收率对极化角和入射角均不敏感.提取的等效阻抗表明可以调节超材料的电磁响应使其在吸收频率处与自由空间阻抗匹配来抑制反射.仿真的能量损耗分布表明:该吸波体对电磁波的吸收主要源于基板的介质损耗;采用两种不同介质基板的设计可使前吸波体与后吸波体的耦合度明显降低、抑制耦合所导致的传输.该吸波体可能在许多领域具有广泛的应用.

摘要：用磁谐振器和电谐振器组合构成左手材料是设计左手材料的一个重要方法.基于这一设计方法,提出了能够抑制双各向异性的磁谐振器和电谐振器设计原理,即单回路镜像对称设计原理和双(四)回路镜像对称设计原理.根据这两个设计原理,设计了具有双负特性(负介电常数和负磁导率)的新结构,并通过实验仿真验证了结构的双负特性,从而验证了两种设计原理的正确性.所提出的两个设计原理以及新结构对于设计新型左手材料具有重要的实际意义和指导意义.

摘要：基于坐标变换理论推导了任意多面体隐身罩的隐身条件,并得到了相应隐身罩材料参数的张量表达式.根据导出的材料参数的张量表达式,通过全波仿真分别对正四面体和十四面体隐身罩进行仿真验证,仿真结果证实了所得材料参数张量表达式的正确性,研究结果为三维复杂形状隐身罩的设计奠定了理论研究基础.

摘要：设计并制作出极化无关双向吸收超材料吸波体.仿真结果表明,该吸波体对斜入射横电极化和横磁极化电磁波具有较好的吸收效果,其强损耗主要来自介质基板的介电损耗.实验测试结果表明,该吸波体在11.1GHz对垂直入射电磁波实现双向强吸收,吸收率分别为95.9%和90.8%.该吸波体厚度较薄,工作波长约为1/34.该超材料吸波体具有吸收率高、厚度薄、设计简单、易于加工等优点.

摘要：仿真并实验验证了基于电磁谐振的极化无关透射吸收超材料吸波体,该吸波体可以实现低频透射和高频吸收.实验测试结果表明,该吸波体在6.77GHz吸收率峰值为83.6%,半功率带宽为4.3%,实现窄带强吸收.为进一步拓展该谐振型超材料吸波体的吸收带宽,利用其低频透射特性,将两个工作于不同频段的吸波体叠加在一起,测试结果表明,复合后超材料吸波体的半功率带宽可以增大到10.9%,吸收率也略有增强.该超材料吸波体设计简单,具有较强的实用性和应用前景.

摘要：基于双平行金属线结构,将金属线宽度增大,变为金属条,同时在金属条结构单元中部引入缺口,使中部变细.由于等离子体效应,该双平行金属条结构在一定频段等效介电常数为负;又由于单元结构中部较细,使得该结构在一定频率会发生强烈的磁谐振.通过模拟仿真研究发现这种结构在X波段可以实现ε和μ同时为负.出现双负(ε<0,μ<0)的频段会随着谐振频率的变化而变化.理论分析表明谐振频率与金属条宽度、缺口高度及中部宽度有关,仿真结果同分析一致.

摘要：本文提出了一种基于人工表面等离激元的频率选择结构的设计方法:将设计的频率选择表面和金属鱼骨结构阵列相结合得到一种新的频率选择结构.文中采用这种方法设计了一种具有陡截止和高透、高抑制性能的双通带频率选择结构.该结构由金属鱼骨结构阵列和上下两层相同的频率选择表面复合而成.通过仿真可得,该结构的两个通带频率范围分别是3.0-4.1和10.5-10.9 GHz,透射率均在-0.5 dB以上.透射率低于-10 dB的频率范围是4.7-9.2和12.1-18 GHz.在12.4-15.5 GHz频率范围内,该结构的透射率甚至低于-20 dB.在通带内,电磁波可以高效地透过该结构;在阻带内,该结构对电磁波的透射具有较好的抑制作用.测试结果表明用这种方法设计出的频率选择结构的实际性能和仿真基本一致.在金属鱼骨结构空隙中填入轻质泡沫后该结构具有一定的力学承载性能,可以实现结构功能一体化的设计.

摘要：在已有的磁超材料和左手材料结构中,负等效磁导率主要通过开口谐振环、平行短金属线对或者它们的变形结构来实现.这些结构要求入射电磁波的电场方向平行于基板.针对这一特点,利用将开口和闭口的谐振环相连通的思想,设计出了入射电磁波的电场方向垂直于基板型的三维磁超材料,并予以实验验证.该对称结构中金属线线宽的变化对磁谐振频率影响很小,有利于实际的加工和应用.同时,该结构对于设计三维以及具有极化无关、均匀各向同性等特点的磁超材料和左手材料具有参考价值.

摘要：提出了一种构建超材料带通频率选择表面的新方法,该方法通过调节单元结构的等效介电常数实现.金属丝阵列在等离子频率以下等效介电常数为负,产生传输禁带,在金属丝阵列中加入介电常数符合Lorentz模型的短金属线结构,可得到一维带通频率选择表面,理论分析和仿真计算充分验证了这种方法的可行性.基于这种方法,将一维超材料频率选择表面单元拓展设计为二维对称结构,实现了一种宽入射角、极化无关的频率选择表面,最后加工了两个样品对基于等效介质理论的频率选择表面设计方法进行了实验验证.这种设计方法不必考虑常规频率选择表面所涉及的复杂计算和多参数优化等问题,拓展了频率选择表面的设计思路,对于THz频段频率选择表面的设计,及多通带、可调、小型化频率选择表面都具有借鉴意义.