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相似文献
 共查询到19条相似文献,搜索用时 156 毫秒
1.
李宇涵  邓联文  罗衡  贺龙辉  贺君  徐运超  黄生祥 《物理学报》2019,68(9):95201-095201
针对超材料吸波频带窄的问题,采用金属螺旋环超表面与碳纤维吸波材料相复合的方式,设计了宽频高性能复合吸波体.研究发现,在碳纤维吸波材料中引入双层螺旋环超表面能显著增强吸收峰值和吸波带宽,且适当增加螺旋环初始线长和吸收层厚度有利于提高复合吸波体的吸波性能, 9.2—18.0 GHz频段的反射损耗均优于–10 dB (带宽达8.8 GHz),吸收峰值达–14.4 dB.利用S参数计算得到螺旋环-碳纤维复合吸波体的等效电磁参数和特征阻抗呈现多频点谐振特性,通过构建双层螺旋环超表面等效电路模型,定量计算了复合吸波体的电磁谐振频点,发现由等效电路模型获得的谐振频点计算值与仿真值基本相符,说明该复合吸波体多频点电磁谐振是宽频电磁损耗的主要机制.  相似文献   

2.
周卓辉  刘晓来  黄大庆  康飞宇 《物理学报》2014,63(18):184101-184101
设计了一种十字镂空的超材料结构,与传统的铁磁吸波材料相结合,实现了低频吸收频带的扩宽.仿真结果显示,吸波体在2-4 GHz范围可以实现-10 dB以下的吸收,相比于没有加载超材料的情况,吸收带宽扩展了0.5 GHz.实验结果在2.5-5.1 GHz范围内也显示了相似的吸收曲线,低于-9 dB的吸收频带有0.48 GHz的扩宽,扩展了23%.不同结构的能量损耗密度分布表明,相比于无镂空的十字结构,镂空十字结构可以增加磁场能量损耗,加强单元结构之间的耦合,降低超材料对传统吸波材料性能的破坏.探索了传统铁磁吸波材料厚度的变化对吸波体吸收性能的影响,发现由超材料引入的附加峰位置不随着吸波材料厚度的改变而明显地移动.根据这个结果,进一步设计了由两种超材料叠加组合而成的吸波体,仿真结果和实验结果均显示,在降低了1.1 mm铁磁吸波材料层厚度的情况下,使低频吸收带宽又扩展了0.9 GHz.  相似文献   

3.
王莹  程用志  聂彦  龚荣洲 《物理学报》2013,62(7):74101-074101
提出一种基于集总元件的超材料吸波体结构设计, 并进行了理论分析和实验验证. 仿真结果表明, 该吸波体在2.5 GHz到4.46 GHz的低频带内具有吸收率超过95%、半高宽达到70.4%的良好吸收特性. 反演计算得到的等效输入阻抗表明集总元件的加入可以使该结构在较宽的频率范围内有较好的阻抗匹配特性, 介质表面能量损耗分布的模拟计算结果说明能量主要损耗在了集总电阻中, 从而实现低频宽带的吸收特性. 制备了实验样品并用自由空间法进行测试, 测试结果与模拟结果符合得较好. 进一步的实验测试结果表明FR4基板的厚度对该吸波体的吸收特性有明显的调控作用, 且对于固定参数的结构存在最佳匹配厚度. 关键词: 集总元件 超材料吸波体 低频 宽带  相似文献   

4.
为了获得吸收率高、吸波带宽宽的超材料,设计了一种谐振超材料吸波体.该吸波体由多个开口圆环组成,采用商业软件CST Studio Suite 2009频域求解器计算了其在25~35 GHz波段内的S参量,并计算了其吸波率A(ω),在28.4 GHz处吸收率达到86%,带宽达到3.5 GHz.利用不同吸波频段的叠加效应,设计了一种谐振超材料吸波组合体,计算了在25~35 GHz波段的S参量,在29.7 GHz处吸波率达99.9%,吸波带宽达到3.1 GHz,吸收率明显增加.将GHz波段的结构缩小1 000倍,在THz波段同样可以达到高吸收,说明超材料吸波体可以通过对结构尺寸调节改变吸收波段.同时,对其阵列进行仿真计算,发现不同的排列方式仿真结果不同.由于各个谐振环之间的相互作用对吸收效果影响较大,吸收率减小.该吸波材料由金属组成,能灵活地对介电常量和磁导率进行调节,从而实现高吸收.  相似文献   

5.
利用石墨烯与金属相结合的方法提出了一种新型超材料吸波体结构,通过改变外加偏置电压来改变石墨烯的费米能级,在微波段分别实现了单频和宽频的振幅可调性,并阐述了其电磁吸波及振幅可调的机理。对单一频段下的超材料结构进行了模拟仿真,结果表明,当结构参数不变时,吸波体的吸收强度随石墨烯费米能级的增加而不断减小,最大调制深度达到了58.6%。当石墨烯费米能级为0eV时,吸波体的中心频率随结构参数的改变而改变。基于多吸收峰叠加扩展带宽的原理,利用不同尺寸单元的排列实现了宽频吸波的特性,并通过仿真模拟证明了该宽频吸波体具有振幅可调的性质。  相似文献   

6.
为了获得吸收率高、吸波带宽宽的超材料,设计了一种谐振超材料吸波体.该吸波体由多个开口圆环组成,采用商业软件CST Studio Suite 2009频域求解器计算了其在25~35 GHz波段内的S参量,并计算了其吸波率A(ω),在28.4 GHz处吸收率达到86%,带宽达到3.5 GHz.利用不同吸波频段的叠加效应,设计了一种谐振超材料吸波组合体,计算了在25~35 GHz波段的S参量,在29.7 GHz处吸波率达99.9%,吸波带宽达到3.1 GHz,吸收率明显增加.将GHz波段的结构缩小1 000倍,在THz波段同样可以达到高吸收,说明超材料吸波体可以通过对结构尺寸调节改变吸收波段.同时,对其阵列进行仿真计算,发现不同的排列方式仿真结果不同.由于各个谐振环之间的相互作用对吸收效果影响较大,吸收率减小.该吸波材料由金属组成,能灵活地对介电常量和磁导率进行调节,从而实现高吸收.  相似文献   

7.
基于电阻膜的宽频带超材料吸波体的设计   总被引:3,自引:0,他引:3       下载免费PDF全文
顾超  屈绍波  裴志斌  徐卓  林宝勤  周航  柏鹏  顾巍  彭卫东  马华 《物理学报》2011,60(8):87802-087802
基于电阻膜设计了一种宽频带、极化不敏感和宽入射角的超材料吸波体.该吸波体的结构单元由六边形环状电阻膜结构、介质基板和金属背板组成.仿真得到的反射率和吸收率表明,该吸波体在7.0-27.5 GHz之间对入射电磁波具有宽频带的强吸收,证实了电路谐振相对于电磁谐振易于实现宽带吸波.仿真得到的不同极化角和不同入射角下超材料吸波体的吸收率表明,该吸波体具有极化不敏感和宽入射角特性.仿真得到的基板和电阻膜对超材料吸波体吸收率的影响表明,电阻膜结构和金属背板之间形成的电容以及电阻膜结构的电阻都存在一个最佳值,此时电路谐 关键词: 电阻膜 电路谐振 宽频带 超材料吸波体  相似文献   

8.
为了解决常见吸波材料厚度大、吸波频带窄的问题,设计了一种采用新型偶极子方环交叉元结构的带宽大、厚度薄的吸波器,它由导电浆料和氧化铝陶瓷组成。基于有限差分时域方法采用CST软件仿真计算了该吸波器的电磁参数与反射率之间的关系。利用等效介质理论反演得到了吸波器的等效电磁参数与等效阻抗。通过优化偶极子方环交叉元结构的单元尺寸和电路参数,设计的吸波器在11.0~18.0 GHz频率范围内反射率小于-10 dB,厚度为1.6 mm,品质因素(FOM)远高于大多数文献报道的吸波器。研究发现该吸波器的损耗机制为共振损耗和欧姆损耗,组合频率选择表面(FSS)可以增强电磁损耗。实测结果与仿真吻合得较好,该超材料吸波器具有超薄宽带吸收的特性。  相似文献   

9.
程用志  聂彦  龚荣洲  郑栋浩  范跃农  熊炫  王鲜 《物理学报》2012,61(13):134101-134101
设计了三种类型吸波体, 分别为基于正方形金属贴片(square metal patch, SMP) 结构超材料吸波体、 电阻型频率选择表面(Resistance Frequency Selective Surface, RFSS) 吸波体和SMP与RFSS的复合结构吸波体. 采用FDTD算法分别对这三种类型吸波体的电磁波吸收特性进行数值模拟分析. 模拟得到的结果表明: 在整个2-30 GHz频率范围内, SMP吸波体, 通过几何参数的设计可以实现多频窄带强吸收; RFSS吸波体, 通过方块电阻的设计可以实现高频宽带强吸收, 但强吸收的带宽有限; SMP与RFSS的复合结构吸波体, 在3-25 GHz之间吸收率大于90%以上, 且宽频范围内与自由空间具有较好的阻抗匹配特性.  相似文献   

10.
顾超  屈绍波  裴志斌  徐卓  刘嘉  顾巍 《物理学报》2011,60(3):37801-037801
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6.18 GHz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 关键词: 准全向吸波 双面吸波 极化不敏感 宽入射角  相似文献   

11.
In this study, we design, prepare and characterize a broadband, ultra-low reflectivity and incidence angle-insensitive metamaterial absorber. The design of this absorber not only provides a novel idea for the design of broadband absorbers, but also enhances the application prospects of metamaterial absorbers. By introducing FeSiAlp/epoxy magnetic composite and optimizing the structural parameters, the absorption performance of the metamaterial absorber has been significantly improved. The effective absorption bandwidth (bandwidth with reflectivity less than −10dB) is increased by 3.4 times from 2.19 GHz to 7.49 GHz, and the RLmin (minimum reflection loss) value reaches −38.31 dB at 17.83 GHz, that is the absorption rate reaches 99.99%. Meanwhile, the experimental results also verify the simulation design results. Therefore, the absorber not only plays the characteristics of strong absorption of metamaterial, but also absorbs the advantages of broadband of magnetic material.  相似文献   

12.
郭飞  杜红亮  屈绍波  夏颂  徐卓  赵建峰  张红梅 《物理学报》2015,64(7):77801-077801
本文设计了一种基于磁/电介质混合型基体的宽带超材料吸波体, 吸波体基本单元由电阻膜、磁/电介质混合型基体以及金属背板组成. 采用时域有限差分法对超材料吸波体吸波性能进行了仿真, 使用遗传算法优化了反射率小于-10 dB的带宽. 仿真结果表明, 当超材料吸波体厚度为2.5 mm时, 在7.8–18 GHz频率范围内的反射率小于-10 dB, 具有厚度薄、宽带、极化不敏感等优点. 通过等效电路模型对其工作机理进行了分析与讨论. 最后制备样品进行测试, 测试结果与仿真结果一致.  相似文献   

13.
Wenbo Cao 《中国物理 B》2022,31(11):117801-117801
A pure dielectric metamaterial absorber with broadband and thin thickness is proposed, whose structure is designed as a periodic cross-hole array. The pure dielectric metamaterial absorber with high permittivity is prepared by ceramic reinforced polymer composites. Compared with those with low permittivity, the absorber with high permittivity is more sensitive to structural parameters, which means that it is easier to optimize the equivalent electromagnetic parameters and achieve wide impedance matching by altering the size or shape of the unit cell. The optimized metamaterial absorber exhibits reflection loss below -10 dB in 7.93 GHz-35.76 GHz with a thickness of 3.5 mm, which shows favorable absorption properties under the oblique incidence of TE polarization (±45°). Whether it is a measured or simulated value, the strongest absorbing peak reaches below -45 dB, which exceeds that of most metamaterial absorbers. The distributions of power loss density and electric and magnetic fields are investigated to study the origin of their strong absorbing properties. Multiple resonance mechanisms are proposed to explain the phenomenon, including polarization relaxation of the dielectric and edge effects of the cross-hole array. This work overcomes the shortcomings of the narrow absorbing bandwidth of dielectrics. It demonstrates that the pure dielectric metamaterial absorber with high permittivity has great potential in the field of microwave absorption.  相似文献   

14.
Grant J  Ma Y  Saha S  Khalid A  Cumming DR 《Optics letters》2011,36(17):3476-3478
We present the simulation, implementation, and measurement of a polarization insensitive broadband resonant terahertz metamaterial absorber. By stacking metal-insulator layers with differing structural dimensions, three closely positioned resonant peaks are merged into one broadband absorption spectrum. Greater than 60% absorption is obtained across a frequency range of 1.86?THz where the central resonance frequency is 5?THz. The FWHM of the device is 48%, which is two and half times greater than the FWHM of a single layer structure. Such metamaterials are promising candidates as absorbing elements for bolometric terahertz imaging.  相似文献   

15.
The effect of a sandwiched cross-shaped metamaterial absorber(CMMA) on microwave absorption properties of the double-layered polyurethane foam absorber(PUFA) is investigated. Combining with the sandwiched CMMA, the bandwidth of -10-dB reflection loss for PUFA is broadened from 7.4 GHz to 9.1 GHz, which is attributed to the overlap of two absorption peaks originating from CMMA and PUFA, respectively. The values of the two absorption peaks located at 10.15 GHz and 14.7 GHz are -38.44 dB and -40.91 dB, respectively. Additionally, distribution of surface current,electromagnetic field and power loss density are introduced to investigate the absorption mechanism of the CMMA. The electromagnetic field distribution of the double-layered PUFA and the three-layered hybrid absorber are comparatively analyzed to ascertain the influence of CMMA. The results show that the proposed hybrid absorber can be applied to the anti-electromagnetic interference and stealth technology.  相似文献   

16.
徐永顺  别少伟  江建军  徐海兵  万东  周杰 《物理学报》2014,63(20):205202-205202
设计和制备了含螺旋单元频率选择表面吸波片的三层复合吸波体,上层和下层均为磁性吸波片,中间层为带缺口的螺旋单元频率选择表面.复合吸波体在总厚度分别为1.4,1.7和2.0 mm时,其反射率在-10d B以下的频带宽度分别达到了9.29,6.69和7.11 GHz,与不含有频率选择表面的吸波体相比较(其他参数相同),-10d B以下反射率带宽分别提高了159.5%,69.3%和129.4%,复合吸波体在总厚度低于吸波体时,也取得了更好的反射效果.带缺口圆螺旋单元的频率选择表面嵌入吸波体中,引入了额外的吸收频带,拓宽了吸波体的反射率频带宽度.仿真分析表明嵌入频率选择表面能够改善吸波体的阻抗匹配性,进而影响其反射率.  相似文献   

17.
宽带透射吸收极化无关超材料吸波体   总被引:2,自引:0,他引:2       下载免费PDF全文
鲁磊  屈绍波  施宏宇  张安学  夏颂  徐卓  张介秋 《物理学报》2014,63(2):28103-028103
提出了一种新的基于磁性吸波体材料的具有低频透射和高频宽带吸收特性的超材料吸波体.该超材料吸波体在1 GHz的透射系数为-0.5 dB,具有较好的低频透射特性,可以实现对低频信号的相互通信;在频率大于8.4 GHz的频段,吸收率均大于80%,基本覆盖整个X波段和Ku波段,实现高频宽带吸收.此外,由于该超材料吸波体的单元金属周期结构具有较好的四重旋转对称性,因而是极化无关的.该透射吸收超材料吸波体设计简单,实用性强,具有较强的潜在应用价值.  相似文献   

18.
基于树枝结构单元的超材料宽带微波吸收器   总被引:4,自引:0,他引:4       下载免费PDF全文
保石  罗春荣  张燕萍  赵晓鹏 《物理学报》2010,59(5):3187-3191
本文设计并制作了一种基于树枝结构单元的超材料宽带微波吸收器.该超材料吸收器采用夹层结构,由按六边形密集排布的金属树枝阵列、双层介质基板和金属薄膜组成.通过调节树枝单元的几何参数和金属树枝阵列的排布方式,可以出现三个吸收峰,实现三频工作.通过调节三个吸收峰工作的频率形成宽频吸收,采用夹层结构提高吸收效率,从而对垂直入射到超材料表面的微波实现高吸收.实验表明吸收器的反射曲线从9.79 GHz到11.72 GHz出现了反射率小于10%的较宽吸收带,透射曲线恒等于0,吸收率大于90%的带宽为1.93 GHz.这种 关键词: 树枝状结构 夹层结构 吸收效率 吸收带宽  相似文献   

19.
Double-layer materials were devised in order to improve the absorbing properties of electromagnetic wave absorbing plates. The double-layer wave absorbing materials are composed of a matching layer and an absorption layer. The matching layer is the surface layer through which most of the incident waves can enter, and the absorption layer beneath it plays an important role in incident wave attenuation. The total thickness of the double layer is the sum of the thicknesses of these two layers. Carbonyl iron (CI) and carbon black (CB) were used as absorbents in the matching and absorption layers, respectively. The structures of the CI and CB particles were analyzed using scanning electron microscopy and transmission electron microscopy; the dielectric properties and absorption mechanisms were also studied. In the testing frequency range 2-18 GHz, the results show that the double-layer absorbers have two absorption peaks, and the positions and values of these peaks change with the content level of the absorbents. When the mass fraction of CI in the matching layer is 50% and the total thickness of the absorber is 4 mm, the effective absorption band (below −8 dB) reaches 5.5, 5.8, and 6.5 GHz. Where the mass fraction of CB is 50% or 60% and the mass fraction of CI is 70%, the bandwidth with reflection loss below −4 dB is larger than 10 GHz.  相似文献   

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