雙負(fù)介質(zhì)平板對(duì)電磁波的反射和透射特性研究【開(kāi)題報(bào)告+文獻(xiàn)綜述+畢業(yè)設(shè)計(jì)】

1、1畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告通信工程通信工程雙負(fù)介質(zhì)平板對(duì)電磁波的反射和透射特性研究雙負(fù)介質(zhì)平板對(duì)電磁波的反射和透射特性研究一、選題的背景與意義一、選題的背景與意義:雙負(fù)介質(zhì)(DNG)也稱(chēng)左手材料(LHM)，其介電常數(shù)和磁導(dǎo)率均為負(fù)值，是最早于??1967年由前蘇聯(lián)物理學(xué)家Veselago[1]在理論上預(yù)言了的特殊介質(zhì)。雙負(fù)介質(zhì)中電磁波的電場(chǎng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度和波矢量之間呈左手螺旋關(guān)系，且其折射率也為負(fù)值。VeselagoE?H?k?

2、同時(shí)指出，它還具有許多反常的電磁學(xué)現(xiàn)象，例如反多普勒效應(yīng)、反常切倫科夫輻射等[24]。由于自然界并不存在雙負(fù)介質(zhì)，因此文獻(xiàn)的理論預(yù)言在隨后的三十年里沒(méi)有得到重視。2001年美國(guó)加州大學(xué)的DavidSmith[5]等人根據(jù)Pendry提出的理論研究結(jié)果，用細(xì)金屬導(dǎo)線陣列和開(kāi)路環(huán)諧振器(SRRsplitringresonat)陣列構(gòu)造出了等效介電常數(shù)和磁導(dǎo)率?同時(shí)為負(fù)的人工介質(zhì)。2002年底，麻省理工學(xué)院孔金甌教授從理論上證明了雙負(fù)介質(zhì)存?

3、在的合理性[610]。這一發(fā)現(xiàn)開(kāi)始引起人們極大的興趣。近年來(lái)雙負(fù)介質(zhì)因其異常的電磁特性，特別是在材料科學(xué)、光學(xué)和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用前景，得到了越來(lái)越多的關(guān)注，成為電磁學(xué)研究的熱點(diǎn)。如亞波長(zhǎng)聚焦的平板“完美透鏡”[1113]、高指向性的天線、電磁波隱身以及新穎的微波器件和光子器件等等[14]。近年來(lái)，雙負(fù)介質(zhì)的研究取得了一定的進(jìn)展。通過(guò)把納米科技應(yīng)用到雙負(fù)介質(zhì)的設(shè)計(jì)中，研究者已經(jīng)分別實(shí)現(xiàn)了光頻段的磁共振和電共振[1517]，并能實(shí)現(xiàn)一

4、定程度的光頻段負(fù)折射現(xiàn)象，其損耗也在逐步降低[18]。對(duì)雙負(fù)介質(zhì)平板電磁波的反射和透射特性研究，是為后續(xù)研究打下的基礎(chǔ)，有助于初步了解其應(yīng)用價(jià)值，也有利于進(jìn)一步深入研究其獨(dú)特電磁特性，發(fā)掘其潛在功能，是非常重要和必要的。二、研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問(wèn)題：二、研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問(wèn)題：基本內(nèi)容：基本內(nèi)容：本課題將對(duì)雙負(fù)介質(zhì)平板對(duì)電磁波的反射和透射特性進(jìn)行研究，探討電磁波的極化狀態(tài)(TE、TM波)、入射角度以及雙負(fù)介質(zhì)平板的厚度

5、、介電常數(shù)、磁導(dǎo)率等對(duì)反射和透射特3tDjH?????????電磁波在無(wú)源介質(zhì)中傳播時(shí)有，。此外，。在0???D?tDH???????ED????HB????TE模的情況下，由于界面的反射和折射，介質(zhì)中的電場(chǎng)和磁場(chǎng)應(yīng)為前向波和反向波的疊加，即：)(zjkzjkxikyzzxBeAeeE???)(zjkzjkxikzxzzxBeAeekH??????)(zjkzjkxikxzzzxBeAeekH?????表達(dá)式中的系數(shù)A、B由邊界處電磁場(chǎng)

6、的連續(xù)性條件決定。由此可求得在圖1所示界面1及界面2上的邊界連續(xù)性條件。若以、和、分別代表在雙負(fù)介質(zhì)兩邊的1E1H2E2H界面1、2上切向的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度。記為介質(zhì)層的修正導(dǎo)納則可得：111???kz?????????????????????????????????????22122111111111111cossinsincosHEMHEdkdkidkidkHEzzzz??其中稱(chēng)為圖中雙層介質(zhì)平板的傳輸矩陣，可由此計(jì)算得到反射系數(shù)

7、和透射系數(shù)，1Mrt并得到反射率，透射率。2rR?2tT?對(duì)于TM模，記為修正導(dǎo)納，可采用相同方法研究。112kz????3.研究不同極化狀態(tài)、不同入射角對(duì)反射和透射特性的影響在TE模情況下，保持其他條件不變，分析隨入射角變化，反射和透射特性將有何變?化。通過(guò)MATLAB繪制反射率和透射率隨變化的特性曲線。RT?TM模情況也可采用類(lèi)似方法研究。4.研究雙負(fù)介質(zhì)平板的厚度、介電常數(shù)、磁導(dǎo)率等對(duì)反射和透射特性的影響分別在保持其余條件不變的情