散射控制理論在人工電磁材料中的研究及應(yīng)用.pdf

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1、分類號(hào)：TN011密級(jí)：公開(kāi)專業(yè)學(xué)位研究生學(xué)位論文散射控制理論在人工電磁材料中論文題目（中文）的研究及應(yīng)用TheResearchandApplicationofScattering論文題目（外文）ManipulationinMetamaterials研究生姓名楊帆學(xué)位類別專業(yè)碩士專業(yè)學(xué)位領(lǐng)域電子與通信工程導(dǎo)師姓名、職稱梅中磊教授論文工作起止年月2015年4月至2016年3月論文提交日期2016年3月論文答辯日期2016年5月學(xué)位授予日期2016年6月校址：甘肅省蘭州市原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：本人所呈交的學(xué)位論文，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。學(xué)位論文中凡引用他

2、人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)等，均已明確注明出處。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的科研成果。對(duì)本文的研究成果做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。論文作者簽名：日期：關(guān)于學(xué)位論文使用授權(quán)的聲明本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下所完成的論文及相關(guān)的職務(wù)作品，知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬蘭州大學(xué)。本人完全了解蘭州大學(xué)有關(guān)保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保存或向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的紙質(zhì)版和電子版，允許論文被查閱和借閱；本人授權(quán)蘭州大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用任何復(fù)制手段保存和

3、匯編本學(xué)位論文。本人離校后發(fā)表、使用學(xué)位論文或與該論文直接相關(guān)的學(xué)術(shù)論文或成果時(shí)，第一署名單位仍然為蘭州大學(xué)。本學(xué)位論文研究?jī)?nèi)容：□可以公開(kāi)□不宜公開(kāi)，已在學(xué)位辦公室辦理保密申請(qǐng)，解密后適用本授權(quán)書。（請(qǐng)?jiān)谝陨线x項(xiàng)內(nèi)選擇其中一項(xiàng)打“√”）論文作者簽名：導(dǎo)師簽名：日期：日期：散射控制理論在人工電磁材料中的研究及應(yīng)用中文摘要散射相消是通過(guò)外加套層來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)原始物體散射的減小，而散射控制是散射相消概念的推廣，即通過(guò)外加套層使原始物體的散射場(chǎng)和另一個(gè)物體的散射場(chǎng)相同。如果另一個(gè)物體是真空，散射控制就退化到了散射相消。本文利用散射控制理論，通過(guò)調(diào)整套層材料的電磁參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)散射場(chǎng)的控

4、制。散射控制原理可以有很多潛在的應(yīng)用。首先，本文將該原理應(yīng)用到了電磁幻覺(jué)裝置，這種電磁幻覺(jué)裝置可以將原物體的散射場(chǎng)變?yōu)榱硪粋€(gè)具有完全不同電磁參數(shù)的物體的散射場(chǎng)。這種電磁幻覺(jué)裝置可以應(yīng)用于軍事偽裝等。較之前基于變換光學(xué)的幻覺(jué)裝置，這種基于散射控制的幻覺(jué)裝置具有材料是均勻且各向同性的優(yōu)良性質(zhì)。這就使得基于散射控制的幻覺(jué)裝置更易實(shí)現(xiàn)。另外，阻抗表面也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)散射場(chǎng)的控制，這種阻抗表面是一種二維的表面。通過(guò)在原物體周圍包上一層阻抗表面可以實(shí)現(xiàn)對(duì)原始物體散射場(chǎng)的調(diào)控，比如減小和放大。通過(guò)減小可以實(shí)現(xiàn)隱形，該論文將散射場(chǎng)的某一模式放大，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)天線系統(tǒng)。這種天線系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是其表面

5、阻抗是均勻的，而且通過(guò)改變表面阻抗即可改變天線的輻射模式。同時(shí)本文還指出這種具有負(fù)阻的阻抗表面可以通過(guò)加載有源器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)加載可變器件還可實(shí)現(xiàn)表面阻抗的可調(diào)，繼而實(shí)現(xiàn)對(duì)散射模式的動(dòng)態(tài)調(diào)控。散射控制的思路還可用于熱流的控制，實(shí)現(xiàn)熱學(xué)幻覺(jué)裝置。本文利用均勻的導(dǎo)熱材料設(shè)計(jì)了熱的幻覺(jué)裝置，這種裝置可以將一個(gè)熱的良導(dǎo)體等效為一個(gè)熱的不良導(dǎo)體，反之亦然。即通過(guò)該裝置可以產(chǎn)生熱場(chǎng)的幻覺(jué)，所以這種幻覺(jué)裝置可以廣泛應(yīng)用于軍事中的熱學(xué)偽裝。同時(shí)這種方法具有一般性，故可以應(yīng)用于更多熱流控制裝置。關(guān)鍵詞：散射控制，幻覺(jué)，表面阻抗，熱流控制Theresearchandapplicationof

6、scatteringmanipulationinmetamaterialsAbstractScatteringcancellationsuppressthescatteredfieldoforiginalobjectbycoating,whilethescatteringmanipulation,ageneralizationofscatteringcancellation,mimicthescatteredfieldofanotherobject.Whenthis"anotherobject"isthevacuum,thescatteringmanipulationde

7、generatesintoscatteringcancellation.Usingthescatteringmanipulationtheory,thescatteredfieldcanbemanipulatedbychangingtheelectromagnetic(EM)parametersofcoatingmaterials.Scatteringmanipulationhasmanypotentialapplications.First,thismethodisappliedintoEMillusiondevice,an