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一种基于十字镂空结构的低频超材料吸波体的设计与制备

周卓辉 刘晓来 黄大庆 康飞宇

一种基于十字镂空结构的低频超材料吸波体的设计与制备

周卓辉, 刘晓来, 黄大庆, 康飞宇
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  • 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.
    • 基金项目: 国防预研基金(批准号:9140A10030110HK5105)资助的课题.
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    Zhang H B, Deng L W, Zhou P H, Zhang L, Cheng D M 2013 J. Appl. Phys. 113 013903

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    Pendry J B, Pendry A J, Stewart W J 1996 Phys. Rev. Lett. 76 4758

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    Li M H, Yang H L, Hou X W, Tian Y, Hou D Y 2010 Prog. Electromagnet. Res. 108 37

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    Sun J B, Liu L Y, Dong G Y, Zhou J 2011 Opt. Express 19 21155

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    Wang G D, Liu M H, Hu X W, Kong L H, Cheng L L, Chen Z Q 2014 Chin. Phys. B 23 017802

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出版历程
  • 收稿日期:  2014-03-08
  • 修回日期:  2014-05-10
  • 刊出日期:  2014-09-20

一种基于十字镂空结构的低频超材料吸波体的设计与制备

  • 1. 北京化工大学理学院, 北京 100029;
  • 2. 北京航空材料研究院, 北京 100095;
  • 3. 清华大学材料科学与工程系, 北京 100083
    基金项目: 

    国防预研基金(批准号:9140A10030110HK5105)资助的课题.

摘要: 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.

English Abstract

参考文献 (18)

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