微波超材料隐形结构及其新型快速实验方案

基于Maxwell 方程组在坐标变换下的协变性，利用柱坐标变换以及开口谐振环周期排列而形成的超材料设计 了一个工作于10. 14 GHz 频率下的隐形结构. 采用一种新型快速实验方案测量微波信号强度. 实验结果表明在外 围增加了隐形结构之后，圆柱金属的阴影和散射效应都被削弱，得到了预期的隐形效果. 该实验系统降低了系统的 结构复杂性并缩短了实验周期，为该领域的研究提供了一种新的简单有效的实验方案.

根据Maxwell 方程组在坐标变换下的协变 性［1］，Leonhardt［2］和Pendry 等［3］提出了一种基于坐 标变换的电磁波隐形结构( cloaking structure) . 近年 来随着超材料(metamaterial) 的研究进展［4—10］，这种 基于超材料的隐形结构具有了实现的可能性. 2006 年，Pendry 等［11］首次在实验室中实现了微波频段内 超材料隐形结构. 最近，Leonhardt 和Nicolet 等［12，13］ 又提出了基于对非欧几里得空间进行坐标变换的 隐形结构理论，这一理论进一步拓展了该领域的发 展方向. 人们在理论上已经提出了很多隐形结构，并 且被计算机仿真所验证［14—16］，但在具体物理上实 现并进行测量的工作却相对较少. 究其原因主要 有两点:首先，隐形结构对电磁参数ε 和μ 的要求 往往比较苛刻，给具体物理实现带来很多困难;其 次，目前的一般实验方法是对整个场分布的测量， 然后再与计算机仿真结果作对比，该方法能很直 观形象地给出电磁场的分布图，但系统较复杂、实 验周期较长.

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