基于磁/电介质混合型基体的宽带超材料吸波体的设计与制备

郭飞; 杜红亮; 屈绍波; 夏颂; 徐卓; 赵建峰; 张红梅

doi:10.7498/aps.64.077801

摘要

本文设计了一种基于磁/电介质混合型基体的宽带超材料吸波体, 吸波体基本单元由电阻膜、磁/电介质混合型基体以及金属背板组成. 采用时域有限差分法对超材料吸波体吸波性能进行了仿真, 使用遗传算法优化了反射率小于-10 dB的带宽. 仿真结果表明, 当超材料吸波体厚度为2.5 mm时, 在7.8–18 GHz频率范围内的反射率小于-10 dB, 具有厚度薄、宽带、极化不敏感等优点. 通过等效电路模型对其工作机理进行了分析与讨论. 最后制备样品进行测试, 测试结果与仿真结果一致.

关键词:

Abstract

In this paper, a broadband metamaterial absorber is designed based on a hybrid substrate consisting of the dielectric and magnetic materials. The absorber is composed of the resistance film, dielectric layer, magnetic layer, and metal backboard. Numerical simulation of the absorbing properties is performed by means of the finite-difference time-domain method, and the bandwidth of the reflectivity below -10 dB is optimized by the genetic algorithm. Simulated results indicate that a bandwidth of reflectivity below -10 dB can be achieved over the frequency range from 7.8 to 18 GHz when the thickness of the absorber is only 2.5 mm. The proposed metamaterial absorber has many advantages, such as thin thickness, broadband, and polarization insensitivity. The operation mechanism of the absorber has also been analyzed and discussed within the model of equivalent circuit. In the end, an absorber sample is fabricated based on the design. It is found that the experimental result is well consistent with the design requirements.

Keywords:

作者及机构信息

1.
空军工程大学理学院, 西安 710051;

2.
西安交通大学电子陶瓷与器件教育部重点实验室, 西安 710049

基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61331005)、中国博士后科学基金(批准号: 2013M532131)和陕西省基础研究计划(批准号: 2013JM6005)资助的课题.

Authors and contacts

1.
College of Science, Air Force Engineering University, Xi'an 710051, China;

2.
Key Laboratory of Electronic Materials Research of Ministry of Education, Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049, China

Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 61331005), the National Science Foundation for Post-doctoral Scientist of China (Grant No. 2013M532131), and the Natural Science Foundation of Shaanxi Province, China (Grant No. 2013JM6005).

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