發(fā)布時(shí)間：2020-11-15 10:05

　　 左手材料是一種新型電磁結(jié)構(gòu),通過遠(yuǎn)小于波長的周期性結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了等效介質(zhì)特性。當(dāng)單元結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)諧振時(shí),等效介質(zhì)結(jié)構(gòu)的介電常數(shù)ε與磁導(dǎo)率μ會(huì)在特定頻段實(shí)現(xiàn)由正到負(fù)的突變。由于左手材料的等效介質(zhì)參數(shù)均為負(fù)值,其電磁特性與常規(guī)介質(zhì)存在很大差異,這在微波器件設(shè)計(jì)與電磁隱身等方面有極高的應(yīng)用價(jià)值。本文對(duì)左手材料的實(shí)現(xiàn)原理及其等效媒質(zhì)參數(shù)的提取進(jìn)行深入的研究與分析,并在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種新型諧振環(huán)結(jié)構(gòu)雙頻左手材料。結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)雙頻特性的同時(shí)帶寬較前人設(shè)計(jì)提升明顯,并可通過調(diào)整單元尺寸對(duì)左手頻帶進(jìn)行控制。隨后對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析與優(yōu)化提出了改進(jìn)結(jié)構(gòu)。本文主要工作如下:通過對(duì)經(jīng)典的金屬線與開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)陣列結(jié)構(gòu)的分析,對(duì)左手材料的電磁特性、負(fù)磁導(dǎo)率與負(fù)介電常數(shù)的實(shí)現(xiàn)原理進(jìn)行分析。隨后介紹了左手材料的驗(yàn)證主要方法。選取傳輸反射法對(duì)等效介質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行介質(zhì)參數(shù)的提取,利用左手材料兩端傳輸參數(shù)計(jì)算出等效介質(zhì)射參數(shù):介電常數(shù)ε與磁導(dǎo)率μ,并在求解過程中通過K-K關(guān)系對(duì)復(fù)函數(shù)的多分支解的問題進(jìn)行優(yōu)化。設(shè)計(jì)了一種新型雙頻帶左手材料。該結(jié)構(gòu)通過開口數(shù)目與諧振環(huán)尺寸的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)對(duì)諧振環(huán)間耦合的控制,并組合工字型金屬線結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)其雙頻帶左手特性,左手頻帶分別為7.8~8.2GHz與8.4~13.4GHz。采用印制板技術(shù)進(jìn)行樣品加工,矩形波導(dǎo)測(cè)系統(tǒng)對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試,通過電磁仿真與實(shí)物測(cè)試驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)的雙頻特性。隨后,本文對(duì)諧振環(huán)尺寸與左手頻帶之間關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)分析。隨著諧振環(huán)尺寸的減小左手材料結(jié)構(gòu)會(huì)在特定頻段產(chǎn)生明顯頻移。當(dāng)尺寸減小至特定值時(shí),左手頻帶逐漸靠近并最終實(shí)現(xiàn)融合。基于這一發(fā)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)提出了一種新的寬頻左手材料結(jié)構(gòu),左手頻帶為7.2~13.8GHz。相比前文設(shè)計(jì),提高了帶寬同時(shí)減小了單元損耗。
【學(xué)位單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB34;O441
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 左手材料研究背景
    1.2 左手材料研究現(xiàn)狀
        1.2.1 左手材料理論研究
        1.2.2 左手材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    1.3 左手材料的研究趨勢(shì)
        1.3.1 太赫茲頻段左手材料
        1.3.2 頻帶可調(diào)左手材料
        1.3.3 各向同性左手材料
    1.4 論文主要內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排
第二章 左手材料相關(guān)的理論分析
    2.1 左手材料的理論基礎(chǔ)
    2.2 左手材料的奇異特性
        2.2.1 負(fù)折射特性與完美透鏡
        2.2.2 逆多普勒效應(yīng)
        2.2.3 逆Cherenkov效應(yīng)
    2.3 左手特性的實(shí)現(xiàn)
        2.3.1 負(fù)等效介電常數(shù)實(shí)現(xiàn)原理
        2.3.2 負(fù)磁導(dǎo)率的實(shí)現(xiàn)
        2.3.3 左手傳輸線理論
    2.4 左手材料的應(yīng)用
    2.5 本章小結(jié)
第三章 左手材料的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證
    3.1 左手材料的設(shè)計(jì)原理簡介
    3.2 左手材料的實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證
        3.2.1 傳輸功率實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)
        3.2.2 棱鏡折射實(shí)驗(yàn)
        3.2.3 T形波導(dǎo)法
        3.2.4 矩形波導(dǎo)法
    3.3 等效介質(zhì)參數(shù)的計(jì)算
        3.3.1 傳統(tǒng)介質(zhì)參數(shù)提取
        3.3.2 基于Kramers-kronig關(guān)系多值計(jì)算
    3.4 左手材料的仿真
        3.4.1 仿真軟件介紹
        3.4.2 左手材料仿真流程
    3.5 經(jīng)典左手結(jié)構(gòu)的仿真
    3.6 本章小結(jié)
第四章 新型雙頻帶左手材料設(shè)計(jì)
    4.1 磁諧振單元設(shè)計(jì)
    4.2 左手材料單元尺寸結(jié)構(gòu)
    4.3 左手材料的仿真
        4.3.1 單元結(jié)構(gòu)仿真結(jié)果
        4.3.2 等效介質(zhì)參數(shù)提取
    4.4 諧振環(huán)尺寸對(duì)左手頻帶影響
        4.4.1 外側(cè)諧振環(huán)長與左手頻帶間關(guān)系
        4.4.2 內(nèi)側(cè)諧振環(huán)長與左手頻帶間關(guān)系
    4.5 雙頻左手材料的實(shí)物測(cè)試
        4.5.1 雙頻左手材料的驗(yàn)證系統(tǒng)
        4.5.2 雙頻左手材料實(shí)物制作與測(cè)試
        4.5.3 雙頻左手材料測(cè)試結(jié)果與分析
    4.6 本章小結(jié)
第五章 基于正方形諧振環(huán)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)結(jié)構(gòu)
    5.1 寬頻帶諧振單元設(shè)計(jì)
    5.2 改進(jìn)結(jié)構(gòu)的仿真驗(yàn)證結(jié)果
        5.2.1 單元結(jié)構(gòu)仿真分析
        5.2.2 多單元聯(lián)合仿真
    5.3 改進(jìn)型結(jié)構(gòu)的參數(shù)反演與分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄

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本文編號(hào)：2884640