電介質(zhì)結(jié)構(gòu)異向介質(zhì)電磁特性研究.pdf

1、異向介質(zhì)是一種介電系數(shù)和磁導(dǎo)率同時(shí)為負(fù)的新型電磁材料,具有很多不同尋常的電磁特性。傳統(tǒng)的異向介質(zhì)由具有電磁響應(yīng)特性的金屬結(jié)構(gòu)單元組成,如環(huán)線結(jié)構(gòu)、S形結(jié)構(gòu)等。如典型的金屬裂環(huán)諧振器和金屬線陣列結(jié)構(gòu)的兩個(gè)部分分別用于實(shí)現(xiàn)負(fù)的磁導(dǎo)率和負(fù)的介電系數(shù)。盡管基于金屬結(jié)構(gòu)單元異向介質(zhì)的研究取得了很多進(jìn)展,但通常其結(jié)構(gòu)單元制作復(fù)雜,且損耗率較高。與其相比,電介質(zhì)結(jié)構(gòu)異向介質(zhì)具有金屬結(jié)構(gòu)異向介質(zhì)所不具備的優(yōu)點(diǎn),它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,損耗率小,并且更易于向高頻擴(kuò)展

2、。然而,異向介質(zhì)作為一種人工周期結(jié)構(gòu),其電磁響應(yīng)特性受到結(jié)構(gòu)單元參數(shù)、材料電磁特性等因素的影響。因此,對(duì)于異向介質(zhì)而言,對(duì)電磁響應(yīng)特性影響因素的研究就顯得尤為必要。
　　本文主要研究了微波段電介質(zhì)異向介質(zhì)中的結(jié)構(gòu)單元幾何參數(shù)對(duì)諧振單元電磁響應(yīng)特性的影響。根據(jù)米氏散射理論,電介質(zhì)顆粒的電磁特性主要受到顆粒尺度以及其介電系數(shù)的影響。電介質(zhì)柱的散射情況由于較電介質(zhì)球的散射情況復(fù)雜許多,因此我們主要使用仿真計(jì)算的方法對(duì)其電磁響應(yīng)特性進(jìn)行分

3、析。
　　論文的工作主要涉及以下幾個(gè)方面:
　　1.對(duì)微波入射時(shí)不同參數(shù)的電介質(zhì)異向介質(zhì)諧振單元的電磁響應(yīng)行為進(jìn)行了研究。得到如下結(jié)論:(1)對(duì)于幾何尺寸完全相同的電介質(zhì)柱,其響應(yīng)頻率隨材料介電系數(shù)的不同而不同。材料的介電系數(shù)增大,則各個(gè)響應(yīng)模式所對(duì)應(yīng)的頻率向低頻移動(dòng),反之則向高頻方向移動(dòng)。(2)使用相同材料的電介質(zhì)柱,其響應(yīng)頻率隨橫截面的大小變化而變化。電介質(zhì)柱的橫截面積增大,則各個(gè)響應(yīng)模式所對(duì)應(yīng)的頻率向低頻移動(dòng),反之則向

4、高頻方向移動(dòng)。(3)若電介質(zhì)柱所使用的材料及橫截面積相同,則其響應(yīng)頻率隨橫截面形狀的不同而不同。長(zhǎng)方形界面的電介質(zhì)柱的長(zhǎng)寬比例存在一個(gè)特殊比值。當(dāng)橫截面的長(zhǎng)寬比例符合此比值時(shí),電介質(zhì)柱在所有模式下均無(wú)法產(chǎn)生負(fù)折射效應(yīng)。而當(dāng)長(zhǎng)寬比例大于或者小于此比值時(shí),均能在某個(gè)響應(yīng)模式產(chǎn)生負(fù)折射效應(yīng),但響應(yīng)模式序號(hào)不同。當(dāng)小于此比例時(shí),將在基模上實(shí)現(xiàn)負(fù)折射,而當(dāng)大于此比例時(shí),將在二次模上實(shí)現(xiàn)負(fù)折射。
　　2.通過(guò)理論分析找到了一種計(jì)算異向介質(zhì)介電