基于人工電磁材料電場增強及后向波特性的電磁非線性效應研究.pdf

1、人工電磁材料是一種人工設計的周期性排列的人造介質，因其具備自然界中材料所不具備的奇異特性而得到研究人員的關注。人工電磁材料的研究工作涉及到多個領域，從電磁學、固體物理、電子學到半導體技術等領域都有電磁材料的身影。非線性人工電磁材料是人工電磁材料的重要組成部分，若要實現人工電磁材料特性的可控性，就必須對人工電磁材料的非線性特性進行系統(tǒng)分析。本論文首先研究了功率對諧振頻率的調制這一非線性效應，接著探討了雙諧振模式下增強二次諧波，最后討論了基

2、于后向波特性增強二次諧波的問題。本論文逐漸深入地探究了人工電磁材料的非線性效應，具體包含以下三部分內容：
　　（1）將常用的電諧振（ELC）結構用作基本的諧振單元，通過調整結構的尺寸使其工作在S波段。結合二極管的模型文件，利用CST仿真軟件仿真驗證，結果表明功率對本文設計的器件具有調制作用。將表貼變容二極管元件焊接到諧振單元的開口處，使其與ELC結構單元組成一個整體，進行實驗驗證。實驗結果表明，隨著入射電磁波功率的增大，本人工電磁

3、材料結構的諧振頻率呈現藍移。
　　（2）設計一種雙諧振電磁材料結構，其二次諧波頻率和基波頻率同時滿足諧振條件。仿真結果表明雙諧振模式能夠有效的提高本人工電磁材料結構產生二次諧波的效率，在入射電磁波功率為0dBm時，雙諧振模式下得到的反射二次諧波的能量比單諧振模式下得到的反射二次諧波的能量大3dB。
　　（3）討論了利用后向波特性控制二次諧波的輻射方向，選取人工電磁材料領域常用到的金屬線和開口環(huán)兩種結構，結合變容二極管的模型文