左手媒質(zhì)的電磁特性研究與左手媒質(zhì)結(jié)構(gòu)的參數(shù)提取.pdf

1、1967年，蘇聯(lián)科學(xué)家Veselago第一次提出左手媒質(zhì)(LHM)的概念，并預(yù)測了其獨特的電磁特性，如逆Snell定律、逆多普勒效應(yīng)、以及左手媒質(zhì)平板的聚焦功能。Veselago的研究結(jié)果直到2001年才得到實驗驗證。1999年P(guān)endry等人相繼提出了用周期性排列的金屬棒和開口金屬諧振環(huán)在微波波段分別實現(xiàn)等效負(fù)介電常數(shù)和等效負(fù)磁導(dǎo)率。2001年Smith等人在Pendry的理論模型基礎(chǔ)上，人工制造出一維左手結(jié)構(gòu)和二維左手結(jié)構(gòu)，首次用實

2、驗證實了負(fù)折射率，發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。之后，國際上展開了大量的關(guān)于左手媒質(zhì)的研究。 由于左手媒質(zhì)具有負(fù)折射系數(shù)，使得左手媒質(zhì)中相位傳播方向與功率傳播方向相反，于是人們質(zhì)疑左手媒質(zhì)違背了時間因果性。本文通過對一個小環(huán)天線在均勻媒質(zhì)里的輻射場的精確分析和數(shù)值計算，表明介電常數(shù)和磁導(dǎo)率符合Lorentz模型的左手媒質(zhì)不違背時間因果性。 在頻域中，左手媒質(zhì)平板能夠?qū)π盘栐粗械蚵洳ǚ至康姆冗M(jìn)行放大，對傳播波分量的相位延遲進(jìn)行補(bǔ)

3、償，所以它能恢復(fù)出信號源的全部信息，從而突破傳統(tǒng)透鏡分辨率的限制。但是真實的信號源含有豐富的頻率分量，同時真實的左手媒質(zhì)其介電常數(shù)和磁導(dǎo)率必定隨頻率變化。人們不禁要問，真實的左手媒質(zhì)平板在時域中是否能對真實的信號源形成穩(wěn)定的像點。本文用索莫菲爾積分和FFT方法研究當(dāng)電流源是高斯脈沖和開關(guān)正弦信號時的成像情況，發(fā)現(xiàn)倘若電流源含有豐富的頻率分量并且在這些頻點處左手媒質(zhì)平板的相對介電常數(shù)和相對磁導(dǎo)率偏離-1很遠(yuǎn)時，難以得到穩(wěn)定的像點。

4、 與傳統(tǒng)傳輸線相對應(yīng)，Itoh等人提出了左手傳輸線。當(dāng)用微帶電路構(gòu)造左手特性傳輸線時，由于寄生參數(shù)的影響，不存在純粹的左手傳輸線，人為構(gòu)造的左手傳輸線實際上是左右手傳輸線的復(fù)合體(Composite Left/Right-Handed，CRLH)。ltoh小組對CRLH結(jié)構(gòu)給出了嚴(yán)格的理論分析。基于Itoh的理論，本文建立了一套從S參數(shù)提取等效媒質(zhì)參數(shù)和電路參數(shù)的方法。分布參數(shù)電路和集總參數(shù)電路的仿真和計算結(jié)果顯示，s參數(shù)提取方法是比較