空间Krammers-Kronig非均匀吸波媒质理论与实验研究
批准号:
62071420
项目类别:
面上项目
资助金额:
64.0 万元
负责人:
叶德信
依托单位:
学科分类:
物理电子学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
叶德信
中文摘要
传统电磁波吸收材料及人工媒质吸波材料只能对垂直入射电磁波实现完美匹配吸收,其吸波效率随入射角度增大快速降低。计算电磁学领域的完美匹配层(Perfectly matched layer)吸波材料可以完美匹配吸收任意角度入射的电磁波,但其光轴方向具有的增益特性使其几乎不可物理实现。本项目拟基于申请人的前期研究成果,利用空间Krammers-Kronig非均匀媒质的全角度完美匹配吸波特性及人工媒质色散控制理论,研究构造与自由空间匹配的宽带空间Krammers-Kronig非均匀人工媒质的方法,物理实现微波频段可等效为“黑体”的全极化、全角度完美匹配吸波材料实验样品,并对其电磁特性展开相关的实验研究。这种完美电磁波吸收材料可直接用于雷达隐形、电磁屏蔽、电磁抗干扰等领域,具有重要的科学研究意义及工程应用价值。
英文摘要
Traditional electromagnetic wave absorbing materials and metamaterial absorbers can only work with perfect absorption under normal incidences, whose absorption efficiencies will dramatically decrease with the increasing of incident angles. The perfectly matched layer in computational Electromagnetics can perfectly absorb incident waves from all directions with omnidirectionally perfectly matched impedance. However, the necessary requirement of gain element in its optical axis direction make itself almost impossible to be physically realized. In this project, based on the applicant's previous research,we will study the construction of broadband spatial Krammers-Kronig inhomogeneous medium with perfectly matched impedance with free space by combining the omnidirectionally perfectly matched absorbing characteristics of spatial Krammers-Kronig medium and metamaterial theory, for physically achieving polarization-independent and omnidirectionally perfectly matched microwave absorbing material samples with the same electromagnetic response of “black body”. Their electromagnetic properties will be experimentally investigated. These ideal absorbing material can be directly used in radar stealth technology, electromagnetic shielding and electromagnetic antijamming, with significant values in scientific research and important application values for practical engineering.
电磁波吸收材料是指能吸收入射电磁波并将其转化成其他形式能量的一类功能材料,简称吸波材料。无论是在军事还是民用领域,吸波材料都具有及其重要的应用价值,可被广泛用于电磁隐形、电磁屏蔽、电磁抗干扰、微波测量等领域,是国内外相关领域科学家研究的重点。然而,现有吸波材料虽然在吸波效率、工作带宽、极化敏感性、材料厚度及重量等指标上都已具有优异表现,但始终未解决吸波效率随入射角增大快速降低的技术瓶颈。其本质原因是:理论上,全角度匹配的均匀吸波材料必须要在法向方向具有增益特性。.本项目的研究目标就是基于人工电磁材料构造理论,探索在无源系统中实现全角度匹配吸波材料的新方法,并消除其带宽、极化等限制,推进人工电磁吸波材料的实际工程应用。项目取得的具体成果有:1)提出了基于Kramers-Kronig色散吸波材料的电小尺寸微波暗室设计方法,并集成了逆散射成像算法,实现了便携式微波逆散射成像系统;2)提出了基于Kramers-Kronig色散媒质的表面波全角度抑制方法,并通过集成传统贴片天线设计,实现了一种具有宽角度低轴比、大前后比的高性能圆极化天线;3)提出了基于空间域-频域Kramers-Kronig色散媒质的宽带、全极化、全角度完美匹配吸波材料构造方法,突破了现有吸波材料无法满足全角度匹配的技术瓶颈,为理想吸波隐形材料的物理实现提供了可行性方案。基于上述相关研究成果,研究团队在Communications Physics、National Science Review、Advanced Materials、Advanced Science等国际高水平期刊上发表了标注本基金号的SCI论文15篇,获得授权国家发明专5项,申请国家发明专利1项。取得的研究成果已经获得相关军工单位、重点企业的关注,研究团队申请获批了多项军工纵向、横向项目,包括中国航空工业集团济南特种材料研究所基金、蚂蚁集团横向项目等。
基于法布里佩罗谐振的全角度逆反射器机理
与实验研究
-
批准号:Z24F010012
-
项目类别:省市级项目
-
资助金额:0.0万元
-
批准年份:2024
-
负责人:叶德信
-
依托单位:
全向自隐形材料的构造机理与方法研究
-
批准号:61771422
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:67.0万元
-
批准年份:2017
-
负责人:叶德信
-
依托单位:
全参数完美匹配层的人工实现
-
批准号:61401393
-
项目类别:青年科学基金项目
-
资助金额:28.0万元
-
批准年份:2014
-
负责人:叶德信
-
依托单位:
国内基金
海外基金