微波在人工超材料加载波导中的传输特性研究

发布时间：2020-09-29 22:51

　　 近年来,人工超材料(Artificial Metamaterials)由于具有反常的电磁特性而在光电子学、纳米科技、电子工程等领域得到了深入的研究和广泛的应用,人工超材料是目前电磁材料的热门研究方向。人工超材料由于其具有负磁导率和负介电常数,使得在该介质中传播的电磁波的传输特性发生了改变,例如折射率为负、波矢量方向与能量方向相反等。这些与传统介质相异的电磁特性使得人工超材料具有极大的研究价值和应用前景。作为微波传输线内最基本的单元,人工超材料加载波导能为波导的应用开辟更宽的前景,目前已利用人工超材料实现了如波导小型化和滤波器等功能,但由于人工超材料的独特结构也引入了新的问题,比如功率传输效率和阻抗匹配等。鉴于此,本文对微波在人工超材料加载波导中的传输特性进行了深入研究。首先,本文主要对人工超材料的理论和应用的发展进行了简单地介绍。接着,对双负介质进行了分析,详细介绍了人工超材料的概念及其反常电磁特性,并介绍了两种人工超材料的结构实现方法。随后,利用传输线理论分析了加载于正方体波导中的SRR单元对波导阻抗的影响,利用波动方程分析了SRR周期结构加载于矩形波导中对波导的场分布的影响。最后,利用HFSS仿真软件对加载于正方体腔的SRR单元和加载于矩形波导的SRR周期结构进行了仿真,通过对仿真数据的归纳与计算验证了理论推导。最后,基于仿真设计加工了SRR周期结构,通过其加载于S波段矩形波导的实验结果验证了理论推导和仿真结果,即:将SRR周期结构加载于矩形波导,波导的传输特性会发生改变,加载具有双负特性的人工超材料将引起阻抗从容性到感性的突变,阻抗实部的突变向开路点靠近,测试与仿真基本吻合。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TB34;O441.4
【部分图文】：

人工超材料周期结构

D.R.Smith等的人工超材料结构

D.R.Smith等的棱镜实验

【参考文献】

相关期刊论文 前2条

1 康雷,赵乾,赵晓鹏;二维负磁导率材料中的缺陷效应[J];物理学报;2004年10期

2 赵乾,赵晓鹏,康雷,张富利,刘亚红,罗春荣;一维负磁导率材料中的缺陷效应[J];物理学报;2004年07期

本文编号：2830372