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摘要:异向介质(metamaterials)是指一种介电常数ε和磁导率μ都为负的新型人工合成电磁材料。2003年被美国《Science》杂志评为年度十大科技突破之一,异向介质凭借它奇特的性质、巨大的潜在利用价值和广泛的应用前景,成为了当今物理学和电磁学研究领域的前沿和热点。本文主要研究异向介质特性及其在微波器件上的应用,主要的工作包括下面几个步骤: (1)简要介绍了国内外异向介质的研究现状及发展,分析了异向介质的基本原理、结构特性及理论基础。简单描述了电磁波在各种异向介质中传播所出现的奇异特性; (2)研究了周期细金属棒阵列、分裂谐振环、互补分裂谐振环和复合左/右手传输线的结构特性及应用,简单介绍了这些结构负的介电常数和负的磁导率出现的原因; (3)研究了异向介质在微波滤波器和天线中的应用,利用异向介质设计了几款天线和微波滤波器,并运用高频仿真软件进行了器件的仿真与优化。显著提高了微波器件性能。
关键词:异向介质,左手材料,互补分裂谐振环,异向介质滤波器,异向介质天线。
目录 摘要 Abstract 1 绪论-1 1.1引言-1 1.2 异向介质及微波器件在国内外的研究概况-1 1.2.1异向介质的研究概况-1 1.2.2微波滤波器的研究概况-2 1.3 仿真软件介绍-4 1.3.1Ansoft HFSS简介-4 1.3.2建立HFSS工程的一般过程-5 1.4本文的主要内容及安排-5 1.4.1对异向介质特性进行了研究-5 1.4.2对异向介质天线和滤波器进行了研究-6 1.5论文的结构安排-6 2 异向介质的基本特性-7 2.1异向介质的产生与发展-7 2.2异向介质特性的研究-9 2.2.1左手螺旋特性-9 2.2.2负折射现象-10 2.2.3逆多普勒效应-10 2.3异向介质的应用-11 2.3.1 分裂谐振环和互补分裂谐振环的应用-12 2.3.2 复合左/右手传输线的应用-14 3 异向介质天线-15 3.1天线的基本定义-16 3.1.1天线综述-16 3.1.2天线的主要性能参数-17 3.2微波天线的设计原理-19 3.2.1天线的辐射机理-19 3.2.2天线的场区和方向图-22 3.3异向介质天线的设计与仿真分析-24 4 异向介质滤波器-34 4.1 微波滤波器的基本理论-34 4.1.1微波滤波器综述-34 4.1.2微波滤波器的性能参数-36 4.2微波滤波器的设计原理-36 4.2.1滤波器电路的微波实现-36 4.2.2微波低通滤波器-38 4.2.3微波带通滤波器-41 4.3异向介质滤波器设计与仿真分析-45 5 总结与展望-50 5.1总结-50 5.2展望-50 参考文献-51 致谢-51 |