左手介質異常電磁特性激發(fā)機理與應用技術研究.pdf

1、近年來，左手介質由于其異常的電磁特性在固體物理學、材料科學、光學和應用電磁學領域內獲得愈來愈多的青睞。但不可否認的是，左手介質研究作為一門新興的前沿科學在很多方面還很不完善，仍然處于一種摸索前進的狀態(tài)，還有很多的基本理論、實踐問題亟待解決?；谶@樣的原因，作者遵循“以左手介質電磁特性分析結合理論創(chuàng)新為基礎，以性能優(yōu)良的左手介質設計承上啟下，以利用左手介質改善現(xiàn)有微波器件性能的應用效果為檢驗標準”的研究思路撰寫了本篇論文，進而實現(xiàn)綜合發(fā)展

2、左手介質研究的目的。
　　首先，本文針對左手介質的異常電磁特性激發(fā)機理展開研究。從多個研究角度建立了左手介質本構參數(shù)解析模型，并通過多種手段驗證了所建立模型的正確性和準確性。本研究所得到的解析模型在保持精度的同時，其推導過程的物理意義更明確，更易于理解。
　　其次，本文針對小單元粒子型左手介質展開研究，設計出工作頻段在9.2～11.8GHz的微小單元左手介質，其長度最低可以達到0.11個工作波長，相比于國際上已報導的最優(yōu)結果

3、又縮小了41％。研究中，清晰地觀察到了該左手介質的雙負特性、后向波特性以及負折射特性，從而驗證了該小單元左手介質設計的正確性。最后，本文還基于該左手介質的后向波特性，將其成功應用在小型化貼片天線的設計中，首次應用真實的粒子型左手介質而不是理論模型將普通貼片天線的長度從0.5個工作波長降低到了0.17個工作波長，獲得了與理論預測完全吻合的近場分布和遠場輻射特性。
　　第三，本研究提出了一種新穎的基于左手介質與負介電常數(shù)介質的諧振結構

4、，實現(xiàn)長度和寬度同時得到縮小的超小型矩形金屬諧振腔，并利用該諧振腔設計出兩種小型化帶通濾波器。通過數(shù)值仿真和實驗測試證實了該小型化諧振腔和濾波器設計的正確性。
　　最后，本文通過對具有平面金屬網(wǎng)格的零折射介質進行優(yōu)化，得到一種具有更好通帶特性的零折射介質。而在將其合理地布置在喇叭天線口面內之后，構造出一種基于零折射介質的高增益小型化喇叭天線。研究結果表明該喇叭天線相比同尺寸的普通喇叭天線在1.1GHz帶寬上增益普遍提高2dB，而軸