微波在人工超材料加載波導(dǎo)中的傳輸特性研究

發(fā)布時(shí)間：2020-09-29 22:51

　　近年來,人工超材料(Artificial Metamaterials)由于具有反常的電磁特性而在光電子學(xué)、納米科技、電子工程等領(lǐng)域得到了深入的研究和廣泛的應(yīng)用,人工超材料是目前電磁材料的熱門研究方向。人工超材料由于其具有負(fù)磁導(dǎo)率和負(fù)介電常數(shù),使得在該介質(zhì)中傳播的電磁波的傳輸特性發(fā)生了改變,例如折射率為負(fù)、波矢量方向與能量方向相反等。這些與傳統(tǒng)介質(zhì)相異的電磁特性使得人工超材料具有極大的研究價(jià)值和應(yīng)用前景。作為微波傳輸線內(nèi)最基本的單元,人工超材料加載波導(dǎo)能為波導(dǎo)的應(yīng)用開辟更寬的前景,目前已利用人工超材料實(shí)現(xiàn)了如波導(dǎo)小型化和濾波器等功能,但由于人工超材料的獨(dú)特結(jié)構(gòu)也引入了新的問題,比如功率傳輸效率和阻抗匹配等。鑒于此,本文對微波在人工超材料加載波導(dǎo)中的傳輸特性進(jìn)行了深入研究。首先,本文主要對人工超材料的理論和應(yīng)用的發(fā)展進(jìn)行了簡單地介紹。接著,對雙負(fù)介質(zhì)進(jìn)行了分析,詳細(xì)介紹了人工超材料的概念及其反常電磁特性,并介紹了兩種人工超材料的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)方法。隨后,利用傳輸線理論分析了加載于正方體波導(dǎo)中的SRR單元對波導(dǎo)阻抗的影響,利用波動(dòng)方程分析了SRR周期結(jié)構(gòu)加載于矩形波導(dǎo)中對波導(dǎo)的場分布的影響。最后,利用HFSS仿真軟件對加載于正方體腔的SRR單元和加載于矩形波導(dǎo)的SRR周期結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真,通過對仿真數(shù)據(jù)的歸納與計(jì)算驗(yàn)證了理論推導(dǎo)。最后,基于仿真設(shè)計(jì)加工了SRR周期結(jié)構(gòu),通過其加載于S波段矩形波導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了理論推導(dǎo)和仿真結(jié)果,即:將SRR周期結(jié)構(gòu)加載于矩形波導(dǎo),波導(dǎo)的傳輸特性會(huì)發(fā)生改變,加載具有雙負(fù)特性的人工超材料將引起阻抗從容性到感性的突變,阻抗實(shí)部的突變向開路點(diǎn)靠近,測試與仿真基本吻合。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TB34;O441.4
【部分圖文】：