19178.電磁耦合超材料本構矩陣提取算法研究

1、學校代碼：10406分類號：O441.6學號：100081001121南昌航空大學碩士學位論文南昌航空大學碩士學位論文（學位研究生）電磁耦合超材料本構矩陣提取算法研究電磁耦合超材料本構矩陣提取算法研究碩士研究生：劉鷹導師：徐新河申請學位級別：碩士學科、專業(yè)：通信與信息系統所在單位：信息工程學院答辯日期：2015年6月授予學位單位：南昌航空大學南昌航空大學碩士學位論文摘要與關鍵詞I摘要電磁超材料是通過在傳統的媒質材料中嵌入某種幾何結構單元

2、，構造出自然界媒質不存在的新型電磁特性的人工材料，是具有特殊性能的人工結構材料，其磁導率或介電常數在一定的頻率段會呈現出負值。這種非自然的電磁特性會產生許多奇特現象，國內外眾多的研究小組開展了大量的研究工作，并取得了豐碩的研究成果。電磁超材料的應用前景十分廣闊，將對未來產生深遠的影響。單負（僅介電常數或僅磁導率小于零）超材料以及由導線開口諧振環(huán)組成的雙負超材料本構參數的提取通常采用傳統的S參數方法。由于電磁耦合超材料存在交叉極化現象，僅

3、用介電常數和磁導率兩個本構參數無法準確描述其電磁特性。傳統的S參數提取方法一開始就假定超材料僅具有介電常數和磁導率兩個本構參數，所以采用該方法提取電磁耦合超材料本構參數存在明顯局限性。本文將電磁耦合超材料中的電元件和磁元件分別等效為面電流和面磁流，通過推導平均電通密度和磁通密度與外加電磁場的相互關系，從理論上獲取了磁電耦合超材料22的本構參數矩陣，確定了磁電耦合超材料這四個本構參數與磁元件的磁導率、電元件的介電常數、空間色散項和耦合系數

4、之間的關系解析公式，進而獲得了折射率理論計算公式。利用該折射率公式對折射率提取值進行了非線性擬合，發(fā)現提取值和理論值之間的誤差很小，這個結果很好地驗證了論文給出的本構矩陣解析式和折射率公式的正確性。根據擬合結果，獲得了電磁耦合超材料本構矩陣中四個電磁參數的頻率響應曲線。通過兩個不同空間結構的實例仿真數據結果驗證了文中的提取算法的正確性和普適性。本文提出的電磁耦合超材料本構矩陣參數獲取方法將為相關研究人員分析和研究電磁超材料中電元件和磁元