電介質(zhì)結(jié)構(gòu)異向介質(zhì)電磁特性研究.pdf

1、異向介質(zhì)是一種介電系數(shù)和磁導率同時為負的新型電磁材料,具有很多不同尋常的電磁特性。傳統(tǒng)的異向介質(zhì)由具有電磁響應特性的金屬結(jié)構(gòu)單元組成,如環(huán)線結(jié)構(gòu)、S形結(jié)構(gòu)等。如典型的金屬裂環(huán)諧振器和金屬線陣列結(jié)構(gòu)的兩個部分分別用于實現(xiàn)負的磁導率和負的介電系數(shù)。盡管基于金屬結(jié)構(gòu)單元異向介質(zhì)的研究取得了很多進展,但通常其結(jié)構(gòu)單元制作復雜,且損耗率較高。與其相比,電介質(zhì)結(jié)構(gòu)異向介質(zhì)具有金屬結(jié)構(gòu)異向介質(zhì)所不具備的優(yōu)點,它結(jié)構(gòu)簡單,損耗率小,并且更易于向高頻擴展

2、。然而,異向介質(zhì)作為一種人工周期結(jié)構(gòu),其電磁響應特性受到結(jié)構(gòu)單元參數(shù)、材料電磁特性等因素的影響。因此,對于異向介質(zhì)而言,對電磁響應特性影響因素的研究就顯得尤為必要。
　　本文主要研究了微波段電介質(zhì)異向介質(zhì)中的結(jié)構(gòu)單元幾何參數(shù)對諧振單元電磁響應特性的影響。根據(jù)米氏散射理論,電介質(zhì)顆粒的電磁特性主要受到顆粒尺度以及其介電系數(shù)的影響。電介質(zhì)柱的散射情況由于較電介質(zhì)球的散射情況復雜許多,因此我們主要使用仿真計算的方法對其電磁響應特性進行分

3、析。
　　論文的工作主要涉及以下幾個方面:
　　1.對微波入射時不同參數(shù)的電介質(zhì)異向介質(zhì)諧振單元的電磁響應行為進行了研究。得到如下結(jié)論:(1)對于幾何尺寸完全相同的電介質(zhì)柱,其響應頻率隨材料介電系數(shù)的不同而不同。材料的介電系數(shù)增大,則各個響應模式所對應的頻率向低頻移動,反之則向高頻方向移動。(2)使用相同材料的電介質(zhì)柱,其響應頻率隨橫截面的大小變化而變化。電介質(zhì)柱的橫截面積增大,則各個響應模式所對應的頻率向低頻移動,反之則向

4、高頻方向移動。(3)若電介質(zhì)柱所使用的材料及橫截面積相同,則其響應頻率隨橫截面形狀的不同而不同。長方形界面的電介質(zhì)柱的長寬比例存在一個特殊比值。當橫截面的長寬比例符合此比值時,電介質(zhì)柱在所有模式下均無法產(chǎn)生負折射效應。而當長寬比例大于或者小于此比值時,均能在某個響應模式產(chǎn)生負折射效應,但響應模式序號不同。當小于此比例時,將在基模上實現(xiàn)負折射,而當大于此比例時,將在二次模上實現(xiàn)負折射。
　　2.通過理論分析找到了一種計算異向介質(zhì)介電