非對(duì)稱開口六邊形環(huán)及樹枝狀微波左手材料電磁特征研究.pdf

1、左手材料(Left-handed metamaterials，LHMs)是一種介電常數(shù)和磁導(dǎo)率同時(shí)為負(fù)的人工復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，由于其中傳播電磁波的相速度和群速度方向相反，從而表現(xiàn)出一系列反常的電磁特性。如反常Doppler效應(yīng)、反常Cherenkov輻射、反常Goos-Hanchen位移、負(fù)折射效應(yīng)和完美透鏡效應(yīng)等。LHMs的發(fā)現(xiàn)被美國《科學(xué)》雜志評(píng)為2003年度十大科技突破之一，是當(dāng)前物理與電磁學(xué)研究領(lǐng)域中的前沿與熱點(diǎn)問題。本論文主要研究

2、了非對(duì)稱開口六邊形諧振環(huán)及樹枝狀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、制備、結(jié)構(gòu)參數(shù)以及單元間相互作用對(duì)其性能的影響，并由此設(shè)計(jì)左手材料。論文創(chuàng)新和有價(jià)值的工作涉及以下幾個(gè)方面： 1．受自然界樹型結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，設(shè)計(jì)了非對(duì)稱開口六邊形諧振環(huán)微結(jié)構(gòu)單元，用電路板刻蝕技術(shù)制作了樣品環(huán)及其組合結(jié)構(gòu)。采用計(jì)算機(jī)模擬和實(shí)驗(yàn)研究了單個(gè)和多個(gè)諧振環(huán)在微波段(8-12GHz)的電磁響應(yīng)行為。研究結(jié)果表明，該結(jié)構(gòu)具有負(fù)磁導(dǎo)率特性，開口諧振環(huán)幾何尺寸影響環(huán)的磁諧振頻率；兩環(huán)環(huán)間

3、距較小時(shí)出現(xiàn)二次諧振；帶高級(jí)分支的輻射狀環(huán)列相對(duì)于不帶分支環(huán)列透射峰向低頻移動(dòng)，實(shí)驗(yàn)和模擬結(jié)果吻合。 2．通過數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究了電磁波水平和垂直入射情況下樹枝多級(jí)結(jié)構(gòu)的電磁響應(yīng)行為，并由此設(shè)計(jì)樹枝左手材料。模擬表明樹枝多級(jí)結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生電諧振和多個(gè)磁諧振。改變樹枝的級(jí)數(shù)以及各分支的長度，可以調(diào)節(jié)磁諧振和電諧振的相對(duì)位置；把這種結(jié)構(gòu)排列成周期性陣列，當(dāng)樹枝陣列的高級(jí)磁諧振出現(xiàn)在其電響應(yīng)頻段內(nèi)時(shí)，在透射曲線上即可出現(xiàn)一左手透射峰。采