左手介質(zhì)異常電磁特性激發(fā)機理與應(yīng)用技術(shù)研究.pdf

1、近年來，左手介質(zhì)由于其異常的電磁特性在固體物理學(xué)、材料科學(xué)、光學(xué)和應(yīng)用電磁學(xué)領(lǐng)域內(nèi)獲得愈來愈多的青睞。但不可否認(rèn)的是，左手介質(zhì)研究作為一門新興的前沿科學(xué)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。基于這樣的原因，作者遵循“以左手介質(zhì)電磁特性分析結(jié)合理論創(chuàng)新為基礎(chǔ)，以性能優(yōu)良的左手介質(zhì)設(shè)計承上啟下，以利用左手介質(zhì)改善現(xiàn)有微波器件性能的應(yīng)用效果為檢驗標(biāo)準(zhǔn)”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(zhì)研究的目的。
　　首先，本文針對左手介質(zhì)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(zhì)本構(gòu)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(zhǔn)確性。本研究所得到的解析模型在保持精度的同時，其推導(dǎo)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(zhì)展開研究，設(shè)計出工作頻段在9.2～11.8GHz的微小單元左手介質(zhì)，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(dǎo)的最優(yōu)結(jié)果

3、又縮小了41％。研究中，清晰地觀察到了該左手介質(zhì)的雙負(fù)特性、后向波特性以及負(fù)折射特性，從而驗證了該小單元左手介質(zhì)設(shè)計的正確性。最后，本文還基于該左手介質(zhì)的后向波特性，將其成功應(yīng)用在小型化貼片天線的設(shè)計中，首次應(yīng)用真實的粒子型左手介質(zhì)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(yù)測完全吻合的近場分布和遠(yuǎn)場輻射特性。
　　第三，本研究提出了一種新穎的基于左手介質(zhì)與負(fù)介電常數(shù)介質(zhì)的諧振結(jié)構(gòu)

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(shè)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(shè)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(zhì)進行優(yōu)化，得到一種具有更好通帶特性的零折射介質(zhì)。而在將其合理地布置在喇叭天線口面內(nèi)之后，構(gòu)造出一種基于零折射介質(zhì)的高增益小型化喇叭天線。研究結(jié)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