基于等效介质原理的宽角超材料吸波体设计

超材料吸波体的吸波性能会受到电磁波入射角度的影响,角度不敏感的吸波材料设计一直是吸波材料设计的难点之一.本文基于等效介质原理设计了一种宽入射角超材料吸波体.超材料吸波体单元由竖直放置在理想导体(PEC)上的双面开口谐振环组成,谐振环开口处加载集总电阻R和集总电容C,其中电阻R用于调控超材料的等效电磁参数,电容C用于调控超材料的谐振频率和实现单元小型化.当TE波(横电波,电场方向与入射面垂直的平面电磁波)照射时,电阻R=4000 W, C=1.5 pF,在1.59 GHz处,本文设计的宽角超材料吸波体实现了70°内90%以上的吸波率,当入射角度达到75°,也仍然有85%以上的吸波率,并且基于等效介质原理的理论分析结果和仿真结果及测量结果都基本符合;当TM波(横磁波,磁场方向与入射面垂直的平面电磁波)照射时,电阻R=1200 W, C=1.5 pF,此时需将超材料单元旋转90°,在1.59 GHz处,本文设计的宽角超材料吸波体实现了70°内90%以上的吸波率,当入射角度达到75°,也仍然有85%以上的吸波率.测试结果基本与仿真结果符合.此外,当电容C发生改变而其余参数不改变时,本文设计的超材料吸波体在新的谐振频率处仍然具有同样的宽角吸波性能,具有宽频带的工作特性.