二維傳輸線媒質(zhì)成像特性研究.pdf

1、1968年，Veselago從理論上系統(tǒng)地研究了介電常數(shù)ε和磁導(dǎo)率μ同時為負的介質(zhì)并預(yù)測了它們所具有的不同尋常的電磁特性，如逆斯涅爾定律(Reversed Snelllaw)，逆多普勒效應(yīng)(Reversed Doppler effect)和逆契侖可夫輻射(Reversed Cerenkovradiation)等。由于在自然界沒有這樣的介質(zhì)，Veselago的研究成果并沒有引起人們的重視，直到最近，隨著第一個人工負折射率微波媒質(zhì)的實現(xiàn)，負

2、折射率媒質(zhì)已經(jīng)成為國際電磁學(xué)界和光學(xué)界一個引人注目的前沿研究領(lǐng)域。傳統(tǒng)正折射率透鏡是通過修正傳播傅立葉成分的相位來實現(xiàn)電磁波的聚焦，然而，幅度衰減的倏逝傅立葉成分則被丟失了，這樣就限制了傳統(tǒng)透鏡像的分辨率大約在一個波長。但是負折射率媒質(zhì)板完美透鏡不僅能夠糾正傳播傅立葉成分的相位也能恢復(fù)倏逝波的幅度，從而可以突破衍射極限對物體進行亞波長成像，極大地提高了透鏡成像的分辨率。
　　 本文主要圍繞二維負折射率傳輸線介質(zhì)板完美透鏡的邊界阻

3、抗匹配、一對L電感)加載和C(電容)加載傳輸線介質(zhì)板的隧道效應(yīng)和成像特性、源嵌入負折射率傳輸線介質(zhì)板內(nèi)的透鏡成像特性等方面展開研究，主要研究工作以及取得的研究成果如下：
　　 1.首次利用微變等效電路方法分析了二維加載LC(電感電容)傳輸線媒質(zhì)單元和未加載傳輸線媒質(zhì)單元，獲得了有助于設(shè)計這些媒質(zhì)的色散特性。負折射仿真結(jié)果驗證了該方法在分析二維傳輸線媒質(zhì)特性方面是完全可行的。
　　 2.基于一般性二維分布網(wǎng)絡(luò)的含源波動方程

4、，首次詳盡研究了二維加載 LC傳輸線單元和未加載傳輸線單元的徑向阻抗和電壓分布，解決了負折射率傳輸線介質(zhì)板完美透鏡邊界阻抗的匹配問題，為設(shè)計這類透鏡系統(tǒng)提供了理論依據(jù)。并在此基礎(chǔ)上提出了等效無窮大負折射率傳輸線介質(zhì)板透鏡的設(shè)計方法。
　　 3.基于平面電磁波在多層介質(zhì)中的傳播理論，首次研究了一對L加載傳輸線和C加載傳輸線介質(zhì)板并置在一起所具有的電磁特性。研究表明合適地選擇這對介質(zhì)板z方向的Bloch(布洛赫)阻抗，z方向的波數(shù)以

5、及每一個介質(zhì)板的厚度，平面電壓波包括傳播波和倏逝波在通過這樣一對介質(zhì)板的前后，電壓波幅度、相位以及傳播方向均不發(fā)生改變，這將直接導(dǎo)致亞波長虛像的形成。這種效果在像的重構(gòu)，分辨的提高和近場成像等方面提供了一個未來潛在應(yīng)用。
　　 4.提出了使用負折射率傳輸線介質(zhì)板進行亞波長成像的新方法。分析了板內(nèi)源產(chǎn)生的平面電壓波與負折射率傳輸線媒質(zhì)板的相互作用，研究了源嵌入負折射率傳輸線介質(zhì)板內(nèi)的透鏡成像特性，電路仿真和數(shù)值計算都顯示板內(nèi)離開源