电磁学论文写作范例

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1、电磁学论文写作范例电磁学论文写作范例 关键词：电磁学,范例,论文写作电磁学论文写作范例 介绍：电磁学是物理学的一个分支。电 学与磁学领域有着紧密关系，广义的电磁学可以说是包含电学和 磁学；但狭义来说是一门探讨电性与磁性交互关系的学科。主要 研究电磁波，电磁场以及有关电荷，带电物体的动力学等。我们 在这里整理了一篇电磁学论文，希望给你带来灵感和启发。题目：超材料在可重构电磁学中的应用与发展摘要介绍 电磁学论文写作范例 详情：电磁学是物理学的一个分支。电学与磁学领域有着紧密关 系，广义的电磁学可以说是包含电学和磁学；但狭义来说是一门 探讨电性与磁性交互关系的学科。主要研究电磁波，电磁场以及 有关电

2、荷，带电物体的动力学等。我们在这里整理了一篇电磁学 论文，希望给你带来灵感和启发。题目：超材料在可重构电磁学中的应用与发展摘要介绍了超材料在微波(0.3300GHz)、太赫兹(0.3100THz )和近红外频段(100790THz )中的可重构电磁学 的调控方法和研究现状，并依照功能分类，对在可重构电磁学方 面的应用分别做了综合性归纳描述，最后对其在可重构电磁学方 向的未来可能的发展趋势做了进一步的展望。关键词超材料；可重构；发展趋势超材料(Metamaterial)是可用于工程的但自然界不存在的一种材料，又叫“异向介质”“超电磁介质”或“特异电磁介 质”,主要由复合材料以一定的方式重复排列形

3、成，尺度上比涉及 的波长更小。超材料的特性不是来自基本材料的特性，而是他们 新设计的结构。通过外形、尺寸和排列方式等的精确设计能给超 材料操纵电磁波的超级特性，通过吸收、增强、或波形弯曲，可 以获得传统材料所不具备的益处。恰当设计的超材料可以以一定的方式影响电磁辐射波或声 波，这在一般材料中是做不到的。超材料的出现迄今为止已有几十年，尤其是对于特定的波长 有负折射率，这一现象引起工业界和学术界的广泛兴趣，超材料 相关科学研究成果已有 3次被科学杂志评选为年度十大科技 突破。超材料介质具有从负到正的折射率，其中包括零折射率。 并以其低成本、可满足多种的成本、尺寸和性能的需要，目前已 使用在透镜、

4、天线、天线罩和频率选择性表面等设计中。特别是 在引入自然界不存在的场操控特性的工程材料之后，应用更趋广 泛。最初，具有奇异电磁特性的超材料主要通过有序的亚波长谐 振器实现，这使新型电磁器件的制造成为可能，包括高增益小天 线、完美透镜、小型滤波器以及功率分配器、隐身斗篷、吸收 器、波操纵表面和小型极化器。随着技术的发展以及系统需求的不断提高，对系统的要求越 来越高。不仅要求系统具有稳定的传输性能，而且要求系统能在 多频率段工作，有多种工作模式，同时，又能满足体积质量较 小、制造成本较低的目标要求。基于这样的要求，20世纪 80年代 初提出了可重构系统的概念。可重构系统可以使一个系统工作在 多种期

5、望的模式下，能做到随时切换状态，可以看出，一个可重 构的系统就可以完成以前多个系统设备才能实现的多模式工作， 这就有效地实现了系统的有效分集。国内主要对可重构天线做了 一定的研究，这方面王秉中做了早期的许多研究工作，并取得了 一定的成果。当超材料出现之后，其良好的性能表现引起了可重 构方向研究者的兴趣，并已有诸多的成果发表。但国内在可重构 超材料方面的研究非常少，仅有可数的几个跟随性的工作。可调可重构超材料定义为通过自身构成部分的物理或几何性 质的变化来影响设备的运行部分，进而改变超材料的电磁行为。 基于超材料的结构实现已有好几种调控机制，例如微机械设备、 非线性材料、液晶、微流体和多种半导体

6、结构。目前，已应用在 不同种类的无线、有线通信上，可工作在微波、太赫兹、中红 外、近红外和可见光波段。同时，超材料结构是减少静态超材料 重要缺陷的合适方式。事实上，为实现设计超材料的电磁可重构 特性，直接方式是在亚波长尺度引入可调器件，这就要牺牲静态 结构制造简易性。这一构想在简易射频设备上最先得到证实，后 扩展到其他应用领域和频率范围。在商业设备制造上，可重构超材料的研究发展存在着严峻的 理论、技术挑战，表现在灵活性、工作频带、效率、实现的复杂 性、稳健性、调控速度及价格等问题上。事实上，若要为一个超 材料结构提供可重构性，就必须引入额外器件或材料，这会影响 系统效率、重量和功耗，为此，就需

7、要无线自组网(ADhoc )控制 逻辑。可重构超材料工程目前是一个非常活跃的研究领域，一直 在不断发展出新的技术。在超材料设备的设计中，可重构性选择的物理机制是非常重 要的，物理机制影响到最终的性能、成本、制造复杂程度、尺度 大小和结构灵活性。早期，许多可重构超材料是建立在普遍建立 的模块基础之上，例如，开环谐振器(spli tringresona tors,SRRs )和互补开环谐振器 (plementarysplit-ringresonator,CSRR)。它们的特性参数适于压控电容或电阻来调整。近年来，在可 重构系统的设计过程中已全部利用ADhoc来设计。例如，优化的 可调超表面，以及他

8、们的可控子单元。若要取得可重构性，就需 要考虑一些不同的物理因素，比如，可调的模块单元、微机械设 备、可控液晶(通过热、光和电旁路)、石墨烯和液态金属等。1 可重构调控方法 可重构的实现方法选择主要取决于目标的工作频率，因此可按频率将可重构调控方法做一区分：微波(0.3300GHz)、太赫 兹(0.3100THz )和近红外频段(100790THz)。1.1 微波频段最早开发的可重构超材料主要在微波频段，这是因为器件的 制造和测试比高频段的来得简单，在有线和无线超材料系统有广 泛的适用性。这使得早期的设计者都以静态微波超材料作为制备 相应可重构器件的出发点，而在结构上通过集成成熟技术增强其 灵

9、活性。微波频段的实现方法主要有：可变电容、可变电阻及开关、微机电系统(micro-electro- mechanicalsystems,MEMS)、机械重构、微流体与液晶等。可变电容方法是通过在结构单元中引入电容值可以调整的可 变电容来实现可重构的，因为电容值的改变可导致频率改变，这 样在不同的频率点就实现了可重构。方法简单、成本低廉且易集 成，是实现可重构超材料最常用的方法。王东兴在阶梯状超材料 单元引入可变电容来调节谐振频率，H形单元组成的可变电容来实 现3D超材料可重构，可调工作频率范围9.510GHz.江涛利用可变 电容用来调节固定频率上的传播特性，并通过在每层排列的单元 上集成一个可

10、变电容构成控制波束的超材料。这种结构的实验测定的频率在4.9GHz，共由8层构成，每1层 有 14-36 个单元。可变电容方法存在一些固有缺点，例如，J.P.Turpin就证实 串联 RF 电阻可导致功率损耗和并联阻抗可引起在高频段的性能恶 化。而且，单元集成对于直流信号分布网络的设计显得过于复 杂。由于有大量的控制节点，尤其在 3D 结构上，在材料上的每个 可变电容应用旁路信号来组建网络具有极大难度。故此，可变电 容方式难以施用于大型系统。在许多文献中超材料结构主要考虑使用集总器件单元(例如，RF开关、可变电阻器)来实现，在研究方法上，借鉴可变电 容的原理通过电流调整以及功耗改变来达到可重构

11、目的。J.Choi 等人提出一种交叉极化的 SRR 实现双负特性的方法，每 4 个开关 组成一个 SRR 单元，把内置开关的 SRR 插入到一个微带结构中， 最终可以实现在 510GHz 频率范围带通响应的数字控制。而 J.Soricet 等人在天线结构覆盖的集成可变电阻的超材料器件上实 现了吸收效率可调节。MEMS 方式主要是利用高速度的 RF 开关实现可重构超材料。 N.J.Smith 等人在 MEMS 中通过电路的通/断来达到超材料单元重构 或超材料器件的隔离部份。尽管 MEMS 以高幅度电容调制器的方式 实际工作在微波频段，但由于电容变化足够大以至于能近似看作 理想开关。另一个方面，M

12、EMS的实现常常需要很髙的旁路电压(70150V)，这在标准控制系统里一般难以实现。由于生产过程 的原因，截止状态下不同设备间的 MEMS 响应表现出较大变化。加 之嵌入集总元件设计的制造及集成的成本问题，使得 MEMS 技术的 推广受到局限。奇异电磁场控制是超材料本身的几何形状以及与电磁入射波 的相互作用的共同结果，因此，改变超材料结构的形状不失为实 现可重构特性的一种直接方式。东南大学崔铁军研究团队的林先 其出基于移动单元的机械可重构超材料的实现方法，即是通过一 个位于电介质单元内部的可调高度的细金属棒来调节超材料片的 有效介质参数，调节范围 4.05.5GHz.J.Naqui 利用微带线

13、机械形 变的方法来实现可重构，这种方法主要是往超材料谐振器埋入微 带线，微带线的机械形变可调的频带处于2.03.0GHz，实验表明， 机械调节有较好的控制能力，尽管其仅适用于可重构速度相对低 的情况。所以，机械可重构在传感器及探测器应用上仍有一定的 吸引力。微流体的方法是利用在超材料结构中注入微流体来实现对场 的操控，代表性例子是 T.S.Kasi-riga 提出的方法，由弹性材料 制成的空心微机械材料SRR,谐振器的打开/关闭通过注入水银来控 制。在这种结构中，打开/关闭谐振器完全利用物理上删除超材料 谐振器来实现，这避免了常在其他开关机理的方法中出现的错误 谐振。类似的，C.L.Hollo

14、wa给出了一组流体控制的超表面，超表 面是由 3-6 方形网格超薄膜阵列构成，附着有聚合物流体去离子 水的注入/删除管道，这种方法实现了 3.63.8GHz 频率可调范 围。一般的液晶常工作在高频情况下，向列相液晶却可用于可重 构超材料的微波频段。这种类流体材料由柱状分子组成，它的取 向由电磁偏置电压、光激励及热渐变决定。利用这些机制，各向 异性液晶的电介质特性可以在较大频率范围调节，实现可重构。在要求用复杂控制网络实现可重构材料的时候，向列相的液晶是 最佳选择。赵倩提出由一个润周期性SRR阵列的向列相液晶构成 一个电类可重构超材料的方法，其调节性能决定于电场偏置，频 率范围在 200MHz

15、左右。1.2 太赫兹和中红外频段由于成本、生产复杂性等因素，微波频段的方法仅有很少的 几种才能在较大的频率范围应用。因此，研究重心开始转移到寻 求太赫兹和中红外频段的可行方法，太赫兹和中红外频段可重构 超材料的设计最近已经成为一个非常流行的研究方向，主要应用 在安全、图像和通信领域。液晶、非线性材料、石墨烯和弹性材 料是较有代表性的方法。液晶的宽带行为表明在太赫兹和近红外频段液晶的调控方法 是可行的。J.A.Bossard 采用在向列相液晶的基板上涂覆一层介电球，得 到了负、零、正折射率。由于相对介电常数&epsilon；r在24的 范围变化，在 3.44.0THz 频段介电球就可以实现从负到

16、正的有效 介电常数εe随机分布值。这个结果表明，性能表现相比 与微波频段，液晶更适宜用在THz频段。由于速度、制造相对简 单以及成本上的考量，在 THz 频段，液晶的控制方法是很有前景 的发展方向。非线性材料方式是基于某些材料在THz频段:/m.kynw.bid/ 具有较强的非线性响应。基本原理是：在超材料的布线中使用非线性介质，介质的电磁响应由通道 信号（激光束、渐变的温度等）间接控制。M.D.Gold-flam提出 VO2 是一种可行的技术方案。装有 SRR 单元的 VO2 构成的块状超材 料在 0.82.4THz 频段表现出一种指数的渐变，这归因于 VO2 滞后 特性造成的单过渡电脉冲。石墨烯是由碳原子杂化在蜂巢晶格上形成的一层单原子厚度 的薄膜。近来，在 THz 及近红外频段的可重构超材料中使用广 泛，其具有奇异的机械、化学、电气特性，也可以作为 T