一种无奇异参数椭圆柱形电磁隐身斗篷的设计基础理论

目的研究无奇异参数的椭圆柱形超材料电磁隐身斗篷的设计方法。方法应用变换光学原理建立空间变换坐标表达式,推导出该斗篷的电磁参数张量,再采用Matlab软件验证所推导张量的无奇异性,最后采用有限元仿真软件验证该斗篷的电磁隐身性能。结果椭圆柱形斗篷具备良好的电磁隐身性能,并且其电磁参数张量的各个分量均无奇异性。结论设计出的空间坐标变换方式能够从理论上实现无奇异参数的超材料电磁隐身斗篷,这种方法也拓展了变换光学原理在超材料隐身装置设计方面的应用。     

超材料复合吸波体的设计与研制

目的研制一种比传统吸波材料雷达波衰减更强、合格频带更宽的新型吸波材料。方法设计超材料谐振单元图案及其组合排列方式,采用丝网印刷工艺在介质基板上制作超材料吸波体,与传统吸波材料复合形成超材料复合吸波体。通过对比分析不同介质基板、谐振单元图案及组合方式、导电炭黑含量对复合吸波体的性能影响规律。结果超材料复合吸波体能实现比传统吸波材料,在12～17 GHz峰值反射率最大降低-20 dB;在2～18 GHz反射率低于-20 dB的带宽拓展17.7%。结论新研制的超材料复合吸波体实现了峰值衰减更强与合格带宽拓宽的研究目的,对未来吸波材料的发展极具研究价值与方向指引。     

形状任意的超材料电磁隐身波长变换器的设计

目的研究形状任意的超材料电磁隐身波长变换器的设计方法。方法基于坐标变换理论,通过对空间中的不同区域先后进行压缩和扩张变换,设计出该装置不同区域的电磁参数张量。结果一方面,入射波经过该装置时,在其界面不产生散射,并且入射波穿过装置进入外部自由空间时又能恢复其初始传播状态;另一方面,该装置在特定区域改变了电磁波的波长。结论有限元软件的仿真结果显示波长变换器实现了预期的电磁功能,从而验证了该装置电磁参数张量表达式的正确性。     

局域共振声学超材料技术进展及应用展望

介绍了声学超材料主要有布拉格散射型声子晶体、局域共振型声学超材料等。布拉格散射型声子晶体通常需要其晶格常数与声波波长处于同一数量级时才能产生声波禁带,从而使得其应用领域受限。局域共振型声学超材料利用其共振单元的共振频率与声波频率接近时所产生的耦合作用而消耗声能,其尺寸比作用声波波长降低了2个数量级,从而实现了小尺寸声学超材料对长声波的控制。局域共振声学超材料采用特殊的声学结构单元设计,使其在常规介质中具有一些超常物理特性,如负折射、负质量密度等;其在低频段具有声学禁带,在该禁带频率范围内将阻止声波传递。局域共振声学超材料已发展出了具有谐振特性的声学结构单元、表面附加局域共振单元板结构声学超材料、薄膜型声学超材料等结构形式。局域共振声学超材料的研究和发展为低频降噪提供了新的途径。