人工电磁材料因其具有自然界中材料不存在或极少存在的电磁特性,同时因其电磁参数可以通过几何尺寸灵活地设计和优化,从而能够有效地操纵电磁场的传播,所以人工电磁材料在光学成像、微波工程、医学成像、军事技术等领域有着广泛的应用前景。本论文主要的研究对象是吸收频率动态可调控的人工电磁吸波材料。基于已有的人工吸波结构,研究并提出了在低频波段和高频波段实现吸收频率连续可调的人工吸波结构。在此基础上,进一步探索了可调控的人工电磁吸波结构,设计和实现了:双极化吸收频率可调控人工电磁吸波结构,吸收频带可调节人工电磁吸波结构,和能量吸收强度可切换的人工电磁吸波结构。本文的研究工作主要包括以下部分:1.结合实验室已有的硬件条件,探索了通过TRL校准来测量微波二极管内部参数的方法,通过仿真结果分析,此种方法具有一定的准确率,误差在10%以内。2.在已有文献中的人工吸波结构的基础上,设计了一种结构简单、厚度薄、在低频波段可调控的人工吸波材料,通过改变加载微波二极管两端的偏置电压,吸波频率能够从2.0 GHz连续调节到2.45 GHz,调节范围为0.45 GHz,吸收强度能够保持在60%以上。3.提出了一种在X波段实现吸收频率连续可调的人工电磁吸波结构,通过改变二极管的偏置电压,吸收频率点可调范围达到0.44 GHz,吸收强度保持在95%以上。4.提出了一种传输线模型来分析高频段人工吸波结构,这种方法又细分为等效Solt-Line模型和精准Slot-Line模型,通过计算对比,可以达到一定的准确度。5.设计了三种新颖的可调控人工电磁吸波器件:双极化吸收频率可调控人工电磁吸波结构,吸收频带可调节人工电磁吸波结构,和能量吸收强度可切换的人工电磁吸波结构。(1)双极化吸收频率可调控人工电磁吸波结构:仿真设计并实验验证了一种双极化可调吸波结构,结果表明该结构对任意极化的入射波均可吸收,吸收强度峰值均接近1000%,可调范围为0.36 GHz,结构厚度为1/30工作波长。(2)吸收频带可调节人工电磁吸波结构:通过分别控制吸波结构的两个吸收频率点,能够实现-10dB总体频带的扩大和缩小。仿真结果表明,-10 dB的频带能够从0.165 GHz扩展到0.493 GHz,频带的变化超过3倍。实验结果表明,以吸收率75%为基准,频带从0.3950 GHz扩展到0.735 GHz,可调范围接近2倍。(3)吸收能量强度可切换的人工电磁吸波结构:通过在电流最大处加载PIN管,能够在X波段实现能量吸收器和反射器之间的完美切换。仿真和实验结果表明,当PIN管导通的时候,结构表现为一个全反射器,当PIN管截止的时候,结构表现为一个完美吸收器。