磁場調(diào)諧的電磁隱身斗篷.pdf

1、電磁超材料的獨(dú)特的電磁特性為人們控制電磁波的流動提供有效的途徑。它的等效介電常數(shù)和磁導(dǎo)率可以通過改變這種人工材料的微結(jié)構(gòu)單元而實(shí)現(xiàn)調(diào)控，基于此，大量的新型功能器件設(shè)計(jì)相繼被提出，如超級透鏡，電磁隱身斗篷等等。其中，電磁隱身斗篷無疑是最能體現(xiàn)操縱電磁波的流動這一特點(diǎn)了，因此也是當(dāng)前科學(xué)研究中的一大熱點(diǎn)。目前，各種基于不同原理的電磁隱身斗篷相繼被設(shè)計(jì)出來。但是，這些隱身斗篷的隱身頻率都不能調(diào)諧，一旦斗篷設(shè)計(jì)制作好后，它的隱身頻率就保持不變。

2、顯然，如果能夠外部調(diào)控斗篷的工作頻率，必將使其具有更大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　本論文將針對這個(gè)問題展開研究工作，設(shè)計(jì)了幾種通過磁場調(diào)諧的電磁隱身斗篷。首先，本文簡單回顧了電磁超材料的背景和發(fā)展過程，超材料是一些具有天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的人工復(fù)合結(jié)構(gòu)或復(fù)合材料，通過一定的工藝設(shè)計(jì)，可以突破某些自然規(guī)律的限制，從而獲得超出自然界固有的性質(zhì)的超常材料功能。由此出現(xiàn)了如超級透鏡，電磁隱身斗篷等的構(gòu)想設(shè)計(jì)。在第二章中介紹了散射取消原

3、理的隱身斗篷，并給出了其二維、三維結(jié)構(gòu)下的解析表述。利用具有負(fù)介電常數(shù)或近零介電常數(shù)材料可以反相取消一個(gè)普通介質(zhì)物體的極化散射，從而減少系統(tǒng)的散射截面，達(dá)到隱身的效果。可以看出斗篷的散射截面主要由 TEnU參量影響，而如果可以外部的調(diào)控 TEnU，可以很方便的拓展斗篷的隱身頻率，這其中，對材料介電常數(shù)和磁導(dǎo)率的調(diào)節(jié)是方便有效的手段，這也是我們后文研究的理論依據(jù)。第三章本文對Serebryannikov等發(fā)現(xiàn)的高介電常數(shù)材料的隱身斗篷進(jìn)行

4、了深層次的闡釋，并發(fā)現(xiàn)了高介電常數(shù)材料實(shí)際上扮演了一種超材料的角色，激發(fā)產(chǎn)生了一個(gè)近零或負(fù)的等效介質(zhì)常數(shù)，實(shí)際上也可以理解為上一章的散射取消理論斗篷。由此，結(jié)合半導(dǎo)體材料在外磁場中由于磁光效應(yīng)(法拉第旋光效應(yīng)和沃伊特效應(yīng))其介電常數(shù)會隨磁場改變這一特性，本文提出了外磁場調(diào)控型的多頻率高介電常數(shù)的InSb半導(dǎo)體隱身斗篷。第四章，基于上一章的高介電常數(shù)隱身斗篷理論以及磁導(dǎo)率調(diào)制的研究，本文利用磁性鐵氧體放在外磁場中時(shí)，它的磁導(dǎo)率會隨外磁場而

5、改變這一特點(diǎn)，提出了另一種概念的磁場調(diào)控型的高磁導(dǎo)率鐵氧體隱身斗篷。實(shí)際上，斗篷隱身模式基本分為兩種：一種是入射電磁場會通過斗篷引導(dǎo)從而繞過目標(biāo)物體的“繞射”模式；另一種則以散射互補(bǔ)取消類斗篷為代表，入射場穿過了物體的“透射”模式。這兩種工作模式斗篷具有截然不同的電磁特性，必然會有不同的用途。但是現(xiàn)在已報(bào)道過的斗篷都只能具有其中一種工作模式，由此，本文給出了一種隱身模式可由外場調(diào)制的多層斗篷，通過調(diào)節(jié)外電場和磁場，能使斗篷在“透射”和“