微波段超材料基礎(chǔ)應(yīng)用研究.pdf

1、新型的人工合成超材料就是通過在關(guān)鍵物理尺度上結(jié)構(gòu)的有序設(shè)計，來尋求一些天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的復(fù)合材料或者是復(fù)合結(jié)構(gòu)。目前研究所涉及的超材料主要包括左手材料、光子晶體、超磁材料，狹義的超材料就是指左手材料。所謂左手材料就是在一定的頻率范圍內(nèi)，它具有負(fù)的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率，進(jìn)而具有負(fù)的折射系數(shù)，逆多普勒頻移，負(fù)切連科夫輻射等一系列與常規(guī)材料不同的特性。 基于超材料特殊的電磁特性，可以設(shè)計研究許多小型化的微波元器件，應(yīng)用于無線

2、通信和國防工業(yè)上。同時以超材料制成的完美成像棱鏡更是具有顛覆性的意義，它所產(chǎn)生的影像能比所用的光源波長還精細(xì)。正是基于以上諸多優(yōu)異特性，超材料技術(shù)被美國《科學(xué)》雜志納入2003年度十大科學(xué)進(jìn)展。 論文首先回顧了人工合成超材料的發(fā)展歷史，國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。隨后對于左手材料的概念和各類特性，以及產(chǎn)生左手特性的材料結(jié)構(gòu)作了較為詳細(xì)的介紹。針對于左手材料特殊的傳播特性，分類將其在微波領(lǐng)域的應(yīng)用逐一地進(jìn)行了詳細(xì)的說明。 論文著重討

3、論了用傳輸線模型等效均勻超材料，并在此基礎(chǔ)上提取超材料的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率的方法。該方法提供了一種基于傳輸線網(wǎng)絡(luò)端口 ABCD矩陣，還原傳播相位后提取超材料參數(shù)的途徑，并使用數(shù)值計算的方法進(jìn)行了驗證。論文還將該方法針對地應(yīng)用到了開口諧振環(huán)SRR 結(jié)構(gòu)的參數(shù)提取中，提取了由SRR單元結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的等效磁導(dǎo)率。 隨后論文還對SRR結(jié)構(gòu)加載的金屬波導(dǎo)的傳播特性進(jìn)行了分析，介紹了通過引入超材料進(jìn)行微波波導(dǎo)小型化的思路。通過傳輸線理論法和完整的