微波段超材料基礎應用研究.pdf

1、新型的人工合成超材料就是通過在關鍵物理尺度上結構的有序設計，來尋求一些天然材料所不具備的超常物理性質的復合材料或者是復合結構。目前研究所涉及的超材料主要包括左手材料、光子晶體、超磁材料，狹義的超材料就是指左手材料。所謂左手材料就是在一定的頻率范圍內，它具有負的介電常數(shù)和磁導率，進而具有負的折射系數(shù)，逆多普勒頻移，負切連科夫輻射等一系列與常規(guī)材料不同的特性。 基于超材料特殊的電磁特性，可以設計研究許多小型化的微波元器件，應用于無線

2、通信和國防工業(yè)上。同時以超材料制成的完美成像棱鏡更是具有顛覆性的意義，它所產生的影像能比所用的光源波長還精細。正是基于以上諸多優(yōu)異特性，超材料技術被美國《科學》雜志納入2003年度十大科學進展。 論文首先回顧了人工合成超材料的發(fā)展歷史，國內外的研究現(xiàn)狀。隨后對于左手材料的概念和各類特性，以及產生左手特性的材料結構作了較為詳細的介紹。針對于左手材料特殊的傳播特性，分類將其在微波領域的應用逐一地進行了詳細的說明。 論文著重討

3、論了用傳輸線模型等效均勻超材料，并在此基礎上提取超材料的介電常數(shù)和磁導率的方法。該方法提供了一種基于傳輸線網絡端口 ABCD矩陣，還原傳播相位后提取超材料參數(shù)的途徑，并使用數(shù)值計算的方法進行了驗證。論文還將該方法針對地應用到了開口諧振環(huán)SRR 結構的參數(shù)提取中，提取了由SRR單元結構產生的等效磁導率。 隨后論文還對SRR結構加載的金屬波導的傳播特性進行了分析，介紹了通過引入超材料進行微波波導小型化的思路。通過傳輸線理論法和完整的