1、Athesis(dissertation)submittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterDesignandResearchonakindofbroadbandMetamaterialAbsorberByXiaoqiangShiSupervisor：QiaoxiaGongOpticsSchoolofPhysicalScienceandEngineeringApril2013摘要摘要超材

2、料是一個新生的領域，超材料具有奇特的電磁特性，這些特性不同于天然的或傳統(tǒng)的材料，因此成為人們研究的熱點。超材料主要包括光子晶體、左手材料、電磁帶隙結構、人工磁導體等。超材料的性質主要取決于其設計的單元幾何結構，通過調節(jié)結構單元，可以改變超材料的介電常數(shù)和磁導率，以達到實現(xiàn)對電磁波調控的目的。左手材料具有負介電常數(shù)和負磁導率的特性，利用這些性質實現(xiàn)完美透鏡，逆Doppler效應等。吸波材料通過實現(xiàn)阻抗匹配，這樣使電磁波在材料的表面不被反射

3、，使電磁波能大量的進入到材料的內部，然后通過介質損耗和電磁諧振損耗把電磁波的能量轉化為熱能消耗掉，達到吸收電磁波的目的。而實現(xiàn)阻抗匹配則要通過調整結構的參數(shù)，使介電常數(shù)和磁導率發(fā)生改變，達到所需的匹配條件。伴隨著科技的進步，新型超材料吸波材料正逐漸成為超材料的主要研究方向。本文主要做了以下的工作：采用商業(yè)軟件CST微波工作室設計了兩種超材料吸波體結構，開口圓環(huán)結構和同心圓環(huán)結構，系統(tǒng)的研究了其在2535GHz波段的吸波性能，幾何結構參數(shù)

4、的變化對吸波性能、吸波頻帶位置等的影響；其次，通過頻帶疊加效應把開口圓環(huán)和同心圓環(huán)放在同一和介質板上，研究其性能，同時也對其陣列結構進行了研究分析，同時，也設計了多層的疊加實驗。在2535GHz內通過仿真實驗得到開口圓環(huán)的S參數(shù)，在30GHz處吸收率達到865％，帶寬為262GHz；同心圓環(huán)超材料吸波體在286GHz處吸收率達到86％，帶寬為35GHz，同樣具有寬頻帶高吸收率的特點，并且在大小縮小1000倍之后，拓展了其在THz頻率范圍

5、內的吸收率，在2623THz處吸收率達到997％，帶寬為426THz，實現(xiàn)完美吸收。通過組合開口圓環(huán)和同心圓環(huán)的結構，在297GHZ處吸收率達到999％，吸收帶寬為31GHz，將結構縮小1000倍，在THz波段同樣可以達到高吸收，在2686THz處吸收率達到96％，帶寬為48THz。通過多層結構的數(shù)據仿真發(fā)現(xiàn)其吸收曲線發(fā)生了微小的改變，研究結果表明設計結構具有寬頻帶、高吸收的特點。該結構能夠靈活的對介電常數(shù)和磁導率進行調節(jié)而實現(xiàn)高吸收。