Thiết kế và mô phỏng vật liệu meta có kích thước siêu nhỏ hập thụ sóng điện từ trong vùng tần số LTE / Bluetooth / Wimax

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

TRẦN TIẾN LÂM

THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG VẬT LIỆU META

CÓ KÍCH THƯỚC SIÊU NHỎ HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ

TRONG VÙNG TẦN SỐ LTE/ BLUETOOTH/ WIMAX

Ngành: VẬT LÝ CHẤT RẮN

Mã số: 8.44.01.04

LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ

Cán bộ hướng dẫn khoa học: 1. TS. Vũ Thị Hồng Hạnh

2. TS. Bùi Xuân Khuyến

THÁI NGUYÊN - 2020

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng

dẫn của TS. Vũ Thị Hồng Hạnh và TS. Bùi Xuân Khuyến. Các số liệu, kết quả

trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong các công trình nghiên

cứu khác.

Học viên

Trần Tiến Lâm

ii

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới TS. Vũ Thị

Hồng Hạnh và TS. Bùi Xuân Khuyến. Thầy Cô đã luôn tận tình hướng dẫn, định

hướng kịp thời và tạo điều kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn thành luận văn này.

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn GS. TS. Vũ Đình Lãm (Học viện Khoa

học và Công nghệ Việt Nam), TS. Bùi Sơn Tùng, TS. Nguyễn Thị Hiền, CN.

Nguyễn Vân Ngọc đã giúp đỡ và trao đổi các ý tưởng khoa học liên quan đến

các công trình của luận văn.

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các thành viên trong Nhóm nghiên cứu

Metamaterials tại Viện Khoa học Vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học và Công

nghệ Việt Nam đã giúp đỡ, hỗ trợ tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tại nghiên

cứu tại Viện.

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến Ban giám hiệu cùng Thầy Cô

trong Khoa Vật lý - Trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên đã dày công trang bị

tri thức, tạo mọi điều kiện thuận lợi cùng môi trường mô phạm hiện đại giúp cho

tôi trưởng thành hơn trong quá trình học tập.

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến gia đình, bạn bè cùng đồng

nghiệp đã luôn ở bên cạnh động viên tôi vượt qua những khó khăn trong suốt quá

trình thực hiện luận văn.

Học viên

Trần Tiến Lâm

iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................i

LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................ii

MỤC LỤC............................................................................................................iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT..............................................................iv

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ..................................................................v

MỞ ĐẦU..............................................................................................................1

Chương 1: TỔNG QUAN ....................................................................................5

1.1. Giới thiệu chung về vật liệu biến hóa .....................................................5

1.2. Lịch sử hình thành và phát triển của vật liệu biến hóa ...........................8

1.3. Định nghĩa và phân loại vật liệu biến hóa hấp thụ tuyệt đối sóng

điện từ....................................................................................................11

1.4. Cơ chế hấp thụ của vật liệu biến hóa ....................................................13

1.5. Ứng dụng của vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ ..........................14

Chương 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................................................17

2.1. Phương pháp mô phỏng ........................................................................18

2.2. Phương pháp chế tạo.............................................................................20

2.3. Phương pháp đo đạc..............................................................................22

Chương 3: ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÀNH PHẦN NGOẠI VI LÊN ĐẶC

TÍNH HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ CỦA VẬT LIỆU BIẾN HÓA ....................24

3.1. Tích hợp MPA với tụ điện và cuộn cảm...............................................24

3.2. Điều khiển dải tần số hấp thụ của vật liệu biến hóa trong vùng tần

số WIMAX/WLAN .......................................................................................31

KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................37

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN.................39

TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................40

iv

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT

Ký hiệu Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt

CST Computer Simulation Technology Công nghệ mô phỏng bằng máy tính

CW Cut - Wire Dây bị bắt

MM Metamaterial Vật liệu biến hóa

MPA Metamaterial Perfect Absorber Vật liệu biến hóa hấp thụ tuyệt đối

SRR Split - Ring Resonator Vòng cộng hưởng có rãnh

TE Transverse Electric Điện trường ngang

TM Transverse Magnetic Từ trường ngang