双负材料填充的矩形波导研究

论文摘要

双负材料是一种同时具有负介电常数ε和负磁导率μ的新型的处于研究探索中的材料,它具有许多有异于符合“右手法则”材料的性质,譬如具有负群速度、负折射率、理想成像、逆Doppler频移、反常Cherenkov辐射等奇异的物理性质。双负材料颠覆了物理学的“右手法则”。作为微波领域使用得最普遍的一种传输系统,矩形波导由截面形状为矩形的金属管构成。虽然,波导的研究有面临种种困难。例如,在微波的低频段,波导体积大,重量重,加工方便但是不实用;而在高频段,波导的尺寸太小,加工又很困难。但是波导在军事、民用等大功率情况下的作用无可替代。本文致力于寻求填充于矩形波导的双负材料的潜在应用研究,通过研究双负材料的内部机理,来探索发现应用于矩形波导的双负材料的可行性。首先在理论上对电磁波在填充介质为双负材料和普通材料的矩形波导中的传输特性进行了分析,并推导出了相关公式。而后对电磁波在以双负材料为填充介质的矩形波导和以普通材料为填充介质的矩形波导中的传输特性进行仿真,并且就E、H、v p、v g、λg等参数进行了比较和分析,从而与理论进行比较验证。通过仿真与理论分析,我们决定采用一种SRR+Rods结构来实现双负材料特性并作为矩形波导的填充介质,通过再次的理论分析与仿真分析,我们得到了一种对频率在11 GHz附近的电磁波传播良好的双负材料,并且得到了实验验证。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 双负材料理论基本概念
• 1.2 双负材料的研究起源
• 1.3 微波的传输
• 1.4 矩形波导
• 第二章 电磁场在矩形波导中传输特性的理论分析
• 2.1 电磁波在完全填充介质的矩形波导中的传输特性的理论分析
• 2.2 电磁波在部分填充介质的矩形波导内的传输特性的理论分析
• 2.3 本章工作总结
• 第三章 不同填充介质的矩形波导中的传输特性的仿真研究
• 3.1 双负材料为填充介质的矩形波导中传输特性的仿真研究
• 3.2 普通材料为填充介质的矩形波导中的传输特性的仿真研究
• 3.3 本章工作总结
• 第四章 以双负材料实际结构填充波导的传输特性的仿真研究
• 4.1 双负材料的介电常数和磁导率的提取
• 4.2 利用SRR-RODS 填充矩形波导的可行性验证
• 4.3 试验数据
• 4.4 本章工作总结
• 第五章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果