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+文獻綜述+畢業(yè)設計】

1、1畢業(yè)設計開題報告畢業(yè)設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、磁場強度和波矢量之間呈左手螺旋關系，且其折射率也為負值。VeselagoE?H?k?

2、同時指出，它還具有許多反常的電磁學現(xiàn)象，例如反多普勒效應、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提出的理論研究結果，用細金屬導線陣列和開路環(huán)諧振器(SRRsplitringresonat)陣列構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?

3、在的合理性[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)學等領域內(nèi)的應用前景，得到了越來越多的關注，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。通過把納米科技應用到雙負介質(zhì)的設計中，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

4、定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，有助于初步了解其應用價值，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3tDjH?????????電磁波在無源介質(zhì)中傳播時有，。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)中的電場和磁場應為前向波和反向波的疊加，即：)(zjkzjkxikyzzxBeAeeE???)(zjkzjkxikzxzzxBeAeekH??????)(zjkzjkxikxzzzxBeAeekH?????表達式中的系數(shù)A、B由邊界處電磁場

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、分別代表在雙負介質(zhì)兩邊的1E1H2E2H界面1、2上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)

7、和透射系數(shù)，1Mrt并得到反射率，透射率。2rR?2tT?對于TM模，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