超材料设计及其在隐身技术中的应用PDF电子书下载

第1章 超材料的概念、研究现状及发展趋势 1

1.1 超材料的概念及基本特征 1

1.1.1 基本概念 1

1.1.2 基本特征 1

1.1.3 几种典型的超材料 2

1.2 超材料的研究现状 3

1.3 超材料的发展趋势 6

1.4 超材料的应用研究 7

1.4.1 超材料应用于传统微波器件、天线和天线罩性能的提升 8

1.4.2 新型功能器件与传感器 8

1.4.3 新型光回路与光学器件 8

1.4.4 隐身新技术 8

1.4.5 声波超材料成像与声波隐身技术 9

参考文献 9

第2章 基于金属结构的磁超材料设计 18

2.1 磁超材料的概念及基本特征 18

2.1.1 磁超材料的概念 18

2.1.2 磁超材料的基本属性 18

2.2 开口谐振环磁超材料及其理论模型 19

2.3 磁超材料的单回路镜像对称设计原理 20

2.3.1 磁谐振器金属结构单元设计原理 20

2.3.2 磁谐振器设计原理的仿真和实验验证 21

2.4 垂直入射磁超材料设计 24

2.4.1 垂直入射磁超材料的设计原理 24

2.4.2 对称连通开口谐振环 27

参考文献 29

第3章 基于金属结构的电超材料设计 31

3.1 电超材料的概念及基本特征 31

3.2 电超材料的基本属性 31

3.3 Drude型金属线电超材料及其理论模型 32

3.4 Lorentz型电超材料的双回路镜像对称设计原理 33

3.4.1 电谐振器金属结构单元设计原理 33

3.4.2 电谐振器设计原理的仿真和实验验证 34

参考文献 37

第4章 基于金属结构的左手材料设计 39

4.1 左手材料研究进展及现状分析 39

4.1.1 左手材料研究的主要内容 39

4.1.2 左手材料研究的核心问题 40

4.1.3 左手材料的理论和应用研究 42

4.2 左手材料研究的发展趋势 43

4.2.1 左手材料的理论模型研究 43

4.2.2 三维各向同性左手材料研究 44

4.2.3 可调左手材料研究 44

4.2.4 手性超材料和各向异性超材料研究 45

4.3 左手材料的研究方法 46

4.3.1 传输频谱 46

4.3.2 等效介质理论及等效参数 46

4.3.3 多层相移差 47

4.3.4 劈尖样品仿真和实验 48

4.3.5 平板样品仿真和实验 48

4.4 基于电谐振器和磁谐振器的左手材料 48

4.4.1 设计原理 49

4.4.2 电谐振器和磁谐振器交叉组阵构成的左手材料 50

4.4.3 电谐振器和磁谐振器平行组阵构成的左手材料 53

4.4.4 电谐振器和磁谐振器交替平行组阵构成的左手材料 55

4.4.5 电谐振器和磁谐振器交替交错组阵构成的左手材料 57

4.4.6 基于共面电谐振器和磁谐振器的左手材料 60

4.5 基于结构单元间共面耦合的左手材料 62

4.5.1 基于结构单元共面耦合的左手材料设计原理 62

4.5.2 基于类“H”形结构单元共面耦合的左手材料实验验证 67

4.6 基于结构单元层间耦合的垂直入射左手材料 69

4.6.1 基于单环开口谐振环对的垂直入射左手材料 69

4.6.2 基于对称连通开口谐振环（SC-SRR）的垂直入射左手材料 74

参考文献 79

第5章 基于介质谐振器的全介质超材料设计 90

5.1 Mie散射理论 90

5.2 基于介质谐振器原理的理论分析 91

5.2.1 介质谐振器原理 91

5.2.2 介质谐振器的谐振模式与场分布 93

5.2.3 电超材料和磁超材料的实现 95

5.3 相同尺寸的不同介质构成的左手材料 97

5.3.1 理论分析与数值模拟 97

5.3.2 实验验证 101

5.4 不同尺寸的同一介质构成的左手材料 105

5.4.1 理论分析与数值模拟 105

5.4.2 电磁波斜入射与极化方向改变时的特性 108

5.4.3 实验验证 110

5.5 多通带全介质左手材料 114

5.5.1 理论分析与数值模拟 114

5.5.2 实验验证 118

参考文献 121

第6章 介质谐振器和金属结构结合的左手材料设计 122

6.1 金属中感生电流和介质中位移电流的关系 122

6.2 负等效参数的产生和“双负”的实现 124

6.3 介质谐振器和金属柱的结合 125

6.3.1 负介电常数的实现 125

6.3.2 负磁导率的实现 127

6.3.3 介质谐振器和金属柱的组合 129

6.3.4 实验验证 130

6.4 介质谐振器和磁谐振器的结合 132

6.4.1 负介电常数的实现 132

6.4.2 负磁导率的实现 133

6.4.3 介质谐振器和磁谐振器组合 134

6.4.4 实验验证 136

参考文献 138

第7章 多频带、三维各向同性和可调超材料设计 140

7.1 多频带左手材料 140

7.2 三维磁超材料设计 144

7.2.1 电场方向垂直于基板型三维磁超材料 144

7.2.2 由连通的开口谐振环构成的三维磁超材料 149

7.3 三维左手材料 154

7.3.1 基于共面电磁谐振结构单元的三维左手材料 154

7.3.2 基于耶路撒冷十字结构单元的三维各向同性左手材料 156

7.4 可调超材料 161

7.4.1 基于旋转内环SRR的可调磁超材料 161

7.4.2 基于宽边耦合SRR的可调磁超材料及左手材料 167

参考文献 172

第8章 超材料完美隐身技术 174

8.1 坐标变换理论 174

8.1.1 光学空间的正交变换 174

8.1.2 光学空间的一般变换 176

8.2 规则形状隐身套设计 178

8.2.1 圆柱和球形隐身套 178

8.2.2 椭圆柱隐身套 179

8.2.3 旋转椭球隐身套 180

8.2.4 隐身套参数方程在柱坐标系中的简化 182

8.3 任意形状隐身套设计 185

8.3.1 任意形状隐身套设计的近似方法 185

8.3.2 任意形状隐身套设计的数值方法 188

8.4 开口隐身套设计 192

8.4.1 单开口隐身套 192

8.4.2 多开口隐身套 195

8.4.3 误差估计 196

8.5 电磁参数奇异性的消除 196

8.5.1 二维圆柱隐身套参数奇异性的消除 197

8.5.2 二维椭圆柱隐身套参数奇异性的消除 200

8.5.3 三维球状隐身套参数奇异性的消除 205

参考文献 208

第9章 超材料吸波体 210

9.1 材料吸波的基本原理 211

9.1.1 材料的吸收率 211

9.1.2 材料的阻抗匹配特性 211

9.2 基于电磁谐振的超材料吸波体 212

9.2.1 极化不敏感和宽入射角的超材料吸波体 212

9.2.2 双面吸波的超材料吸波体 216

9.2.3 多频带的超材料吸波体 219

9.2.4 较宽频带的超材料吸波体 222

9.3 基于电路谐振的超材料吸波体 226

9.3.1 基于磁谐振器加载集总元件的超材料吸波体 226

9.3.2 基于电谐振器加载集总元件的超材料吸波体 228

9.3.3 基于电阻膜结构的超材料吸波体 232

参考文献 235

第10章 超材料频率选择表面 237

10.1 超材料频率选择表面设计原理 237

10.2 单通带频率选择表面设计 243

10.3 双通带频率选择表面设计 248

10.3.1 长金属线与耶路撒冷十字结构组合的双通带FSS的设计 248

10.3.2 双面双通带FSS的设计 250

10.3.3 长金属线阵列与电谐振子重合双通带FSS的设计 252

10.4 具有极化选择特性的频率选择表面设计 256

10.4.1 双面极化选择表面的设计 257

10.4.2 单面极化选择表面 260

参考文献 261