雙負介質(zhì)平板對電磁波的反射和透射特性研究【開題報告】

1、畢業(yè)設(shè)計開題報告畢業(yè)設(shè)計開題報告通信工程通信工程雙負介質(zhì)平板對電磁波的反射和透射特性研究雙負介質(zhì)平板對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:雙負介質(zhì)(DNG)也稱左手材料(LHM)，其介電常數(shù)和磁導率均為負值，是最早于1967年??由前蘇聯(lián)物理學家Veselago[1]在理論上預言了的特殊介質(zhì)。雙負介質(zhì)中電磁波的電場強度、磁場E?強度和波矢量之間呈左手螺旋關(guān)系，且其折射率也為負值。Veselago同時指出，

2、它還具有許H?k?多反常的電磁學現(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介質(zhì)，因此文獻的理論預言在隨后的三十年里沒有得到重視。2001年美國加州大學的DavidSmith[5]等人根據(jù)Pendry提出的理論研究結(jié)果，用細金屬導線陣列和開路環(huán)諧振器(SRRsplitringresonat)陣列構(gòu)造出了等效介電常數(shù)和磁導率同時為負的??人工介質(zhì)。2002年底，麻省理工學院孔金甌教授從理論上證明了雙負介質(zhì)存在

3、的合理性[610]。這一發(fā)現(xiàn)開始引起人們極大的興趣。近年來雙負介質(zhì)因其異常的電磁特性，特別是在材料科學、光學和生物醫(yī)學等領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用前景，得到了越來越多的關(guān)注，成為電磁學研究的熱點。如亞波長聚焦的平板“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，雙負介質(zhì)的研究取得了一定的進展。通過把納米科技應(yīng)用到雙負介質(zhì)的設(shè)計中，研究者已經(jīng)分別實現(xiàn)了光頻段的磁共振和電共振[1517]，并能實現(xiàn)一定

4、程度的光頻段負折射現(xiàn)象，其損耗也在逐步降低[18]。對雙負介質(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)用價值，也有利于進一步深入研究其獨特電磁特性，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題：二、研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題：基本內(nèi)容：基本內(nèi)容：本課題將對雙負介質(zhì)平板對電磁波的反射和透射特性進行研究，探討電磁波的極化狀態(tài)(TE、TM波)、入射角度以及雙負介質(zhì)平板的厚度、

5、介電常數(shù)、磁導率等對反射和透射特性的影響，并通過MATLAB圖形化。擬解決的主要問題：擬解決的主要問題：1.推導電磁波（TE和TM波）斜入射到雙負介質(zhì)平板的反射和透射場公式；)(zjkzjkxikyzzxBeAeeE???)(zjkzjkxikzxzzxBeAeekH??????)(zjkzjkxikxzzzxBeAeekH?????表達式中的系數(shù)A、B由邊界處電磁場的連續(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

6、。若以、和、分別代表在雙負介質(zhì)兩邊的界面1、2上1E1H2E2H切向的電場強度和磁場強度。記為介質(zhì)層的修正導納則可得：111???kz?????????????????????????????????????22122111111111111cossinsincosHEMHEdkdkidkidkHEzzzz??其中稱為圖中雙層介質(zhì)平板的傳輸矩陣，可由此計算得到反射系數(shù)和透射系數(shù)，并得到1Mrt反射率，透射率。2rR?2tT?對于TM模，

7、記為修正導納，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模情況也可采用類似方法研究。4.研究雙負介質(zhì)平板的厚度、介電常數(shù)、磁導率等對反射和透射特性的影響分別在保持其余條件不變的情況下，選擇厚度、介電常數(shù)、磁導率其一為單一變量，分析在單一變量變化的情

8、況下反射率和透射率如何隨之變化，并用MATLAB實現(xiàn)可視化。RT四、研究的總體安排與進度：四、研究的總體安排與進度：2010.11：確定論文選題，收集、查閱各種資料文獻；2010.12：完成開題報告和開題論證；2011.12：完成公式推導及程序的編寫，并完成英文文獻翻譯；2011.35：研究電磁波的極化狀態(tài)(TE、TM波)、入射角度以及雙負介質(zhì)平板的厚度、介電常數(shù)、磁導率等對反射和透射特性的影響；完成初稿、修改論文、畢業(yè)論文定稿2011