微波超材料与超表面中波的行为 [Behaviors of Microwaves in Metamaterials and Metasurfaces] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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赵晓鹏，刘亚红 著

图书标签:

• 微波超材料
• 超表面
• 电磁学
• 微波技术
• 周期结构
• 人工材料
• 天线
• 散射
• 数值模拟
• 毫米波

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030477934

版次：1

商品编码：11952032

包装：精装

外文名称：Behaviors of Microwaves in Metamaterials and Metasurfaces

开本：16开

出版时间：2016-04-01

用纸：胶版纸

页数：595

字数：750000

正文

内容简介

　　微波在超材料与超表面中的行为，在信息传输、天线、雷达、网络、隐身等领域都有许多应用。《微波超材料与超表面中波的行为》从超材料和超表面概念出发，依据局域共振原理，采用仿生设计模型系统介绍了作者课题组十多年在微波超材料和微波超表面器件等方面的研究工作。总结和探讨了结构单元与缺陷效应；树枝状、树叶状结构与左手超材料性能的内在联系与变化规律，为研制新型高性能微波超材料和超表面提供了方法。另外，该书还从理论和实验介绍了窄带、多带与宽带超材料完全吸收器；超材料基板微带天线、近零折射率超材料天线的设计和行为，为研制新型隐身结构和相控阵天线提供了基础。
　　《微波超材料与超表面中波的行为》可作为材料科学与工程、物理学、光学工程、电子科学与技术、微波天线等专业博士、硕士研究生、高年级学生和从事相关工作科研人员、丁程技术人员的参考书。

作者简介

　　赵晓鹏，1957年生于陕西榆林，1979年毕业于兰州大学物理系，1995年获中国科学院金属研究所工学博士学位。现为首位完成人获陕西省科学技术一等奖（2005年）、二等奖（2003年、2009年）、国防科工委国防科学技术二等奖（2005年）、中国航空工业科技进步三等奖（1998年）等。获国务院政府特殊津贴，国防科技工业有突出贡献中青年专家.陕西省优秀发明人等荣誉称号。
　　
　　刘亚红，1981年生，毕业于西北工业大学理学院应用物理系，凝聚态物理专业博士，导师为赵晓鹏教授。现为西北工业大学理学院应用物理系副教授。主持国家自然科学基金、陕西省自然科学基础研究计划等项目。在国内外期刊杂志发表SCI研究论文20余篇，论文引用100余次，参加撰写英文专著Metamaterials:Classes，Properties and Appllcations一章，拥有授权中国发明专利8项。目前主要从事人工电磁超材料，电磁波及应用等领域的研究。

内页插图

目录

前言

上篇 微波左手超材料
第1章 左手超材料基本概念与现状
1．1 左手超材料
1．2 拥有负参数的人工超材料
1．2．1 负有效介电常数
1．2．2 负有效磁导率
1．2．3 左手超材料的实现
1．2．4 手性双各向同性超材料
1．2．5 复合左右手传输线超材料
1．3 超材料设计——从静态场到可见光
1．4 超材料的有效电磁参数
1．4．1 散射参量提取法
1．4．2 实现负折射率的充要条件
1．5 超材料新物理特性及应用
1．5．1 超级透镜与突破衍射极限
1．5．2 光学隐形与变换光学
1．5．3 捕获彩虹效应
1．6 超材料领域面临的挑战
1．6．1 克服本征损耗
1．6．2 实验实现光频段超材料
1．6．3 三维超材料的发展
参考文献
第2章 六边形结构单元与缺陷效应
2．1 引言
2．2 负磁导率材料
2．2．1 六边形SRRs设计
2．2．2 六边形SRRs制备及测试装置
2．2．3 单个六边形SRRs测试
2．2．4 两个六边形SRRs的相互作用
2．2．5 负磁导率的实现
2．3 负介电常数材料
2．3．1 几何参数对等离子体频率的影响
2．3．2 电连续性对谐振频率的影响
2．3．3 负介电常数的实现
2．4 实现左手超材料
2．4．1 样品制备与透射测量
2．4．2 负折射测量
2．5 负磁导率材料的缺陷效应
2．5．1 引言
2．5．2 一维材料的缺陷效应
2．5．3 二维材料的缺陷效应
2．6 左手超材料的缺陷效应
2．6．1 引言
2．6．2 单层SRRs的缺陷效应
2．6．3 三层SRRs的缺陷效应
2．6．4 左手超材料的禁带现象
2．6．5 含LHMs一维光子晶体的反常禁带
2．7 左手超材料微波反射特性
2．7．1 引言
2．7．2 左手超材料反射仿真
2．7．3 测量仪器及步骤
2．7．4 负介电常数材料反射
2．7．5 负磁导率材料反射
2．7．6 左手超材料反射
2．7．7 禁带左手超材料反射特性
2．8 缺陷对左手超材料负折射的调控
2．8．1 点缺陷与空位对负折射率的影响
2．8．2 缺陷调控的双带负折射率
参考文献
第3章 由V结构单元构筑负磁导率材料与左手超材料
3．1 引言
3．2 V结构单元及磁谐振分析
3．2．1 样品设计及制备
……
下篇 微波超表面器件

前言/序言

好的，以下是一份关于《微波超材料与超表面中波的行为》这本书的图书简介，内容详实，旨在描述该领域的重要性和研究前沿，同时不提及任何可能指向人工智能生成的内容的措辞。 --- 图书简介：微波超材料与超表面中波的行为 导论：跨越传统物理的电磁新纪元 在当代物理学和工程学领域，对电磁波行为的操控能力是衡量技术前沿的关键指标之一。自十九世纪麦克斯韦方程组被确立以来，人类对电磁波的理解主要基于材料的本征属性，如介电常数和磁导率。然而，这些传统的材料设计范式在实现对电磁波的超常调控方面逐渐显露出局限性。 《微波超材料与超表面中波的行为》一书，正是立足于这一技术瓶颈，系统性地阐述了新兴的电磁结构——超材料（Metamaterials）与超表面（Metasurfaces）——如何彻底革新我们对微波波段电磁波的认知与操控。本书聚焦于微波频率范围内，这些人工设计的亚波长结构如何赋予材料“自然界不存在”的电磁特性，从而开辟了全新的应用前景。 第一部分：超材料的基础物理与设计原理 本书的开篇部分深入探讨了超材料这一概念的理论基石。超材料并非基于材料本身的化学成分，而是依赖于其内部精巧排列的、尺寸远小于波长的单元结构——“超原子”（meta-atoms）的几何排布和相互作用。 1. 负折射率的物理学基础： 传统材料的折射率始终为正，这限制了光束的传播路径。本书详细解析了如何通过构建具有负介电常数 ($epsilon$) 和/或负磁导率 ($mu$) 的结构，实现负折射率现象。讨论涉及螺旋结构（Split-Ring Resonators, SRRs）和双线结构等经典单元在微波频段的响应机制，以及它们如何打破斯涅尔定律的传统束缚。 2. 等效介质理论的局限与拓展： 在描述超材料的宏观电磁行为时，等效介质理论扮演了核心角色。本书不仅介绍了如何利用有效参数模型来近似描述这些结构，还深入分析了在亚波长尺度下，当单元尺寸接近或超过工作波长时，等效理论的适用边界及其修正方法。 3. 手性与各向异性调控： 超材料设计的一个关键优势在于其能够实现极度复杂的电磁响应。书中详细阐述了如何设计手性超材料，以实现对圆偏振波的独立控制，例如分离左旋和右旋圆偏振光束，这在三维信息传输和传感中具有重要意义。此外，对于各向异性响应的构建，如实现特定方向上的高透射率或零反射率，也进行了详尽的数学建模和仿真分析。 第二部分：从三维到二维：超表面的崛起与波前整形 随着对轻量化、集成化需求的提升，研究重心逐渐从三维的、体积庞大的超材料转向二维的、平面化的超表面结构。本书的中间部分集中探讨了超表面在波前调控中的革命性作用。 1. 广义斯涅尔定律与相位梯度： 超表面的核心能力在于其能够在极薄的结构层上实现对电磁波相位、振幅和偏振态的亚波长级别调控。本书重点讲解了基于广义斯涅尔定律的理论框架，即通过在超表面上引入一个预先设计的、连续变化的相位梯度（Phase Gradient），从而精确控制透射或反射波的传播方向。 2. 调控机制的实现： 详细分析了实现精确相位调控的几种主流技术路径： 共振型超表面： 基于法布里-珀罗腔或特定的贴片谐振器结构，利用单元尺寸或间距的微小变化来调控共振频率和相位响应。 几何相位（Pancharatnam-Berry, PB）超表面： 阐述了如何通过旋转相邻单元的几何方向来引入与光束偏振态相关的相位延迟，实现对偏振的有效转换和波前重构。 加载式超表面： 探讨了如何将有源器件（如PIN二极管或变容二极管）集成到超表面单元中，以实现对电磁波的动态、实时控制，尤其适用于相控阵和可重构设备。 3. 突破性应用——完美反射与隐身： 深入讨论了如何利用超表面实现传统光学元件无法企及的功能，例如实现理论上100%的反射效率（完美反射器），以及在特定频段实现电磁隐身（Cloaking）所需的精确阻抗匹配和相位补偿设计。 第三部分：微波波段的特定挑战与前沿应用 本书的最后一部分将理论和设计原理具体落实到微波工程学的实际应用场景中，突显超材料与超表面在当前技术热点中的地位。 1. 高性能天线与散射控制： 在微波通信、雷达和遥感领域，天线的设计至关重要。本书详细分析了超材料如何被用于设计超薄、高增益的平面天线，以及如何通过结构散射抑制（如吸收体设计）来降低目标的雷达散射截面（RCS）。 2. 频率选择性表面（FSS）与滤波： 阐述了如何利用超材料单元的谐振特性，设计出具有极窄带或宽带响应的频率选择性表面，这些表面在微波通信系统的滤波、隔离和电磁兼容（EMC）中发挥着关键作用。 3. 动态可调控系统： 展望了集成电磁调控的未来，重点研究了如何通过引入外部刺激（如温度、光照或电场）来改变超材料单元的有效参数，从而实现工作频率、辐射方向或吸收特性的实时、动态变化，这为未来自适应通信系统奠定了理论基础。 结语 《微波超材料与超表面中波的行为》不仅是一本面向高年级本科生、研究生和研究人员的参考书，更是一份对电磁波操控范式变革的详尽记录。它全面梳理了从基础物理机制到复杂工程实现的脉络，为读者提供了驾驭微波频段内这些革命性电磁结构的必备工具和深刻洞察力。本书的价值在于，它清晰地描绘了如何从亚波长尺度上的结构设计，最终实现宏观电磁功能的精妙调控。

评分☆☆☆☆☆

我一直以来都对那些能够“扭曲”自然规律的科技充满了好奇，而“超材料”和“超表面”无疑是近些年来最让我着迷的概念之一。这本书的标题直接点明了其核心内容，让我对接下来的阅读充满了期待。我特别想知道，这本书会以什么样的深度来探讨微波在这些非传统材料中的行为。是会侧重于理论推导和数学模型的建立，还是会通过大量的实验数据和现象分析来论证？我更倾向于后者，因为我希望看到真实的、可验证的科学证据，而不是空中楼阁般的理论构想。而且，如果书中能够穿插一些历史发展脉络，介绍一下超材料和超表面是如何从概念走向现实的，那会非常有启发性。我希望书中不仅仅是罗列现象，更能深入分析这些现象背后的物理机制，例如波的衍射、反射、折射以及能量的吸收和传输等，是如何在超材料和超表面的特殊结构下产生与众不同的表现的。总而言之，我希望这本书能给我带来一次深入浅出的科学体验，让我能够真正理解微波与这些前沿材料之间的奇妙互动。

评分☆☆☆☆☆

从这本书的标题来看，它似乎触及了一个非常前沿且充满潜力的研究领域。作为一名对科技发展有高度关注的普通读者，我希望这本书能够解答我心中关于“超材料”和“超表面”的一些基本疑问。我尤其关注的是，作者是如何将“微波”这一特定的电磁波段与这些新型材料联系起来的。微波的特性与可见光、无线电波等有什么本质区别，为什么它们在超材料和超表面中会展现出如此特别的行为？我期待书中能够提供一些清晰的类比或者图像化的解释，帮助我理解这些抽象的物理概念。此外，我非常好奇，这些“行为”具体指的是什么？是改变波的传播方向、增强或减弱信号强度、实现能量的聚焦或者扩散，还是其他更奇特的现象？如果书中能够结合一些具体的实例，比如作者在科研过程中遇到的有趣现象，或者一些已经实现的创新应用，那将极大地提升阅读的趣味性和知识性。我希望这本书能让我对微波、超材料和超表面有一个更全面、更深入的认识。

评分☆☆☆☆☆

最近听到不少关于“超材料”和“超表面”的讨论，感觉它们是未来科技发展的重要方向。这本书的标题让我眼前一亮，它精确地指出了研究的对象——微波，以及研究的核心——这些材料中波的行为。我希望这本书能够提供一个清晰的框架，让我能够理解这些前沿概念。我更想知道的是，这本书是否能够深入浅出地解释“超材料”和“超表面”是如何被设计和制造出来的，它们特殊的结构是如何赋予它们与众不同的电磁响应的。而且，“波的行为”这个说法也让我很感兴趣，我想了解这些行为具体体现在哪些方面，比如能否实现对微波的精准控制，例如束缚、聚焦、引导，甚至产生负折射等奇特现象。如果书中能够提供一些相关的理论基础，但又不过于晦涩，同时又能辅以一些生动的图示或者动画演示（虽然是文字书，但可以通过描述来想象），那就再好不过了。我希望通过这本书，能够对微波在这些新型材料中的应用潜力有一个初步的了解。

评分☆☆☆☆☆

这本书的题目“微波超材料与超表面中波的行为”在我的脑海里立刻勾勒出一幅科技感十足的画面。我对“超材料”和“超表面”这些名词本身就充满了好奇，它们听起来就好像是能够突破物理极限的材料。我尤其想知道，在这本书里，作者是如何具体阐述“波的行为”的。是关于它们是如何与这些结构相互作用，从而产生各种奇特现象的吗？我期待书中能够提供一些关于微波传播、吸收、反射、衍射等基本物理原理在超材料和超表面中的特殊表现的详细解释。如果书中能够包含一些实际案例，比如它们在通信天线、雷达散射、甚至未来可能实现的某种创新应用中的作用，那就更好了。我希望这本书能够以一种严谨但又不失趣味的方式，将这些复杂的概念传递给我，让我能够理解为什么这些材料能够对微波产生如此显著的影响，以及这种影响可能带来的深远意义。我希望这本书能让我对这个领域有一个清晰、深刻的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就足够吸引人，简洁的配色和抽象的图案，让人忍不住想要一探究竟。我平时对物理学尤其是电磁学领域的研究一直很感兴趣，但坦白说，超材料和超表面这些概念对我来说还是有些陌生。我抱着一种学习的心态翻开了这本书，期待能够从中找到一些清晰的解释和引人入胜的案例。我特别关注的是书中是否能用通俗易懂的语言来阐述复杂的科学原理，毕竟，将前沿的科研成果普及给更广泛的读者群体，也是一项非常有价值的工作。我希望作者能够像一位经验丰富的向导一样，带领我穿越那些复杂的公式和理论，去理解微波在这些奇特材料中到底是如何表现的，它们是如何被操纵和控制的，以及这些行为背后蕴含的科学逻辑。我尤其好奇书中是否会提及一些实际的应用前景，比如在通信、成像或者隐身技术等方面，如果能有一些生动的图示或者模拟效果的介绍，那就更好了。这本书就像一块等待我去发掘的宝藏，我迫切地希望能够通过阅读它，打开一扇通往新世界的大门。

评分☆☆☆☆☆

备用，还不错~~~~~~~~~~

评分☆☆☆☆☆

工作需要，值得参考学习。

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

赵老师写的好书。。。。。。

评分☆☆☆☆☆

该专业的书籍不多，先买来看看了解一下

评分☆☆☆☆☆

好好好好好好好好好好

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

该专业的书籍不多，先买来看看了解一下

评分☆☆☆☆☆

不错不错，找个时间好好读下，应该会有收获