基于左手材料的后向波天线

利用商用CST软件设计了具有后向波辐射特性的左手材料。对基于Ω结构左手材料构成的介质波导的性能进行仿真计算,发现其具有后向辐射特性,仿真结果与实验结果吻合。

左手材料经典结构双负特性及后向波性质探究

通过对左手材料经典杆环结构的理论推导,证明了其介电常数与磁导率双负的特性。提出其后向波性质为左手材料所有奇异性质的基点,并从熵条件的角度探讨了产生后向波的机制,证明了左手材料波前与能量传播的关系,间接说明其不违背能量守恒,证明了左手材料存在性。展望了左手材料的未来三大应用。

后向波参量振荡中的受激散射竞争效应

本文对在强泵浦条件下的简并四波混频及其后向波参量振荡特性作了理论分析。考虑受激喇曼散射的竞争效应,求得了简并四波混频后向波参量振荡信号强度与泵浦输入强度的关系。对硝基苯介质的理论结果与实验结果基本符合。理论分析还指出,由于存在与泵浦强度有关的衰减系数,使参量振荡信号强度与泵浦强度呈多值关系。

C波段平面异向介质设计及其后向波特性验证

提出了一种工作在C波段的新型平面结构异向介质,它除了带宽宽和损耗小外,还具有体积小、结构简单的优点,而且能够实现工作频段的平移,频率平移范围为4—20GHz.基于电磁波由自由空间入射半无限大异向介质平板的传输和反射数据,计算出了电波在其中传播时的相速随频率的变化曲线,结果表明所讨论的异向介质确实在预想的频段上表现出后向波特性;同时利用相位观察法进一步验证了上述的后向波特性,从而肯定了异向介质的存在.

基于左手介质后向波特性的微带天线小型化研究

基于色散性稳定、频带宽、电尺寸小的左手介质结构单元,设计了一种左手介质和传统介质相结合的微带天线基板结构,利用左手介质的后向波效应对传统介质中传播后的电磁波进行相位补偿,从而实现微带天线小型化设计.理论计算和数值仿真结果表明,工作于4·7GHz的微带天线的物理尺寸被减小了37·92%,突破了传统微带天线的半波长要求的限制,而小型化的微带天线的增益、带宽等性能方面与传统天线相当,证明了用左手介质小型化微带天线的可行性和实用性.

新型小型化的平面左手介质微带线及其后向波特性验证

基于裂缝谐振环结构的降频技术,首先设计了一种电尺寸较小的左手介质微带线单元,并根据电磁波在微带线上的传输和反射数据,分别计算了左手介质的有效介电常数和有效磁导率.之后针对左手介质八元阵列进行三维电磁仿真实验,结果表明该八元阵列在左手介质频段上具有独特的后向波效应,从而证实了该左手介质频段的存在.与传统的左手介质微带单元相比,阐述的左手介质单元的电尺寸减小了60%,而且结构简单,便于加工,适用于平面电路器件的小型化等应用研究工作.

一种新型宽带单面异向介质结构的分析与设计

提出一种在4～7GHz频率范围内可实现双负特性的新型宽带单面异向介质结构,其有效相对带宽为54.5%,中心频率电尺寸为0.051。通过对比分析了粒子型异向介质与传输线型异向介质的优缺点,将两者结合起来,并基于电磁波入射到异向介质平板的传输和反射数据,根据NRW方法从中提取出该新型结构的有效介电常数和磁导率。结果表明:本文所提出的新型异向介质结构在特定频段范围内表现出双负特性;根据计算频率为5GHz时电磁波传播的相速,证明该新型宽带单面异向介质结构具有后向波特性。

平面左手结构色散与传播特性分析

采用时域有限差分方法研究了一种新型平面结构阵列在左手频带内的后向波传播特性与负折射特性,提出分析二维平面左手结构的新方法:基于单元结构的四端口网络参数进行Bloch分析,得出色散关系和Bloch阻抗;根据色散关系和Bloch阻抗分析相位与能量传播方向的关系,以确定出左右手特性频带。相比于以往单元结构分析方法,本文方法利于单元结构的灵活设计,能较好地考虑分布参数元件色散特性,能简便准确地判断出左右手特性频带,且能用于分析各向异性和有损耗结构。仿真分析结果验证了方法的有效性。

电谐振和磁谐振复合可调太赫兹左手超材料

设计了金属线电谐振器和镜像对称缺口环磁谐振器,并组合成1.0 THz左手超材料.传播参数模拟表明:电谐振器和磁谐振器都有阻带特性;复合结构具有左手超材料特性频带;基板厚度变化影响左手超材料特性频带位置.后向波法证明复合结构具有左手超材料后向波特性.研究了单元缺失对电磁波在左手超材料中传播稳定性的影响.证实了太赫兹波段电谐振和磁谐振复合左手超材料方法可行.

X波段异向介质设计及其负折射特性研究

通过对异向介质激发机理的深入分析,最终设计出了一种结构新颖的小单元、宽频带异向介质。其绝对带宽达到2.6GHz,远远优于传统异向介质。文中对这种异向介质的后向波特性和负折射特性进行了数值仿真,结果表明,在异向介质工作频段内观测到明显的后向波效应和负折射效应,从而使该异向介质的存在性得到有力证明。本研究成果为基于异向介质的新型微波、毫米波器件在空间通信技术中的应用奠定了坚实的基础。

一种分析二维平面左手结构的新方法

本文提出了一种基于单元结构的四端口网络S参数和周期性结构的Bloch理论来分析二维平面分布参数左手结构的新方法,以及基于Bloch波数和Bloch阻抗来判断左右手特性频带的新方法.与以往的单元结构分析方法相比,本文方法有利于单元结构的灵活设计,能较好地考虑分布参数元件色散特性,能简便准确地判断出左右手特性频带,且能用于分析各向异性和有损耗结构.作为例子,我们设计了一种串联电容增强型平面左手结构,并用本文方法进行分析,清楚地得到了该结构的左右手特性频带.本文还采用时域有限差分方法(FDTD)对这种新型平面结构阵列进行模拟,在左手特性频带内得到了后向波传播特性,从而验证了本文方法的有效性.

一种单面双L型异向介质的设计及分析

针对目前已有的异向介质带宽窄,结构复杂的缺点,设计了一种工作在Ku波段的单面双L型异向介质结构。通过采用电磁仿真方法,建立平面电磁波垂直入射异向介质平板的模型,并提取其传输和反射数据;借助MATLAB工具,根据NRW（Niconlson-Ross-Weir）方法从中提取出该新型结构的等效介电常数和等效磁导率。仿真结果表明,这种单面双＂L＂型的结构在频段为14.2~15.9 GHz的等效介电常数与等效磁导率同时为负,其有效绝对带宽1.9 GHz;在11~17 GHz频段内的有效相对带宽为31.7%。因为这种异向介质结构在特定工作频率下电磁参数同时为负值,并且通过计算频率为15 GHz时的电磁波的相速为-2×10^7m/s,验证了该异向介质的结构具有后向波特性。这种结构具有便于制造及可控两大优势,具有很大的应用前景。

Metamaterials电磁特性的数值仿真研究

利用HFSS软件,对电磁波在左手材料中的后向波传输、平板成像特性和近零折射率媒质的定向辐射特性进行了全波仿真研究,分别验证了左手材料与近零折射率媒质的上述特性。利用Ansoft Designer软件,对去掉并联电感和去掉串联电容的、基于微带线的两种简化的左右手复合传输线构成的具有磁单负和电单负特性介质的电磁特性进行了仿真研究,验证了电磁波在匹配的MNG-ENG介质对结构的隧穿特性。

法拉第手征圆波导中旋磁性和手征性的复合效应

基于分离变量和Müller求根法,本文详细地分析了均匀和非均匀法拉第手征圆波导中混合模的传输特性;揭示了模分裂、对称和非互易性、后向波和衰减随不同本构参数的变化規律,而这不同于一般旋磁和互易手征波导情形。

LHM的新颖物理性质

LHM属于新型功能材料,与RHM比较而具有一系列新颖的物理性质。分析LHM的诞生及其发展历程,掌握其左手关系、后向波、负折射、异常光学透镜等电磁特性和应用前景。为光电材料和光学器件的研究提供全面的了解和参考,拓展中学生和大学生的物理知识。

基于左手材料的天线小型化技术研究

分析了左手材料实现小型化天线的理论依据,分析、设计了一种基于蘑菇型复合左右手传输线的微带天线,工作在1.6GHz,并利用电磁仿真软件进行了优化,给出了利用复合左右手传输线结构的后向波效应,该天线不仅结构简单而且天线尺寸在X轴方向缩减了40.3%,在Y轴方向缩减了52.7%。

基于DGS和双层SRRs结构的左手介质微带线的设计

基于DGS结构和双层SRRs结构,提出了一种工作于双频段的微带线结构的新型左手介质,它除了频带宽和损耗小外,还具有体积小、结构简单便于加工的优点.基于电磁波在微带线上的传输和反射数据,分别计算了左手介质微带线的有效介电常数和有效磁导率,并进一步得到了电波在微带线上传播时的波数随频率的变化曲线,结果表明文中讨论的左手介质微带线确实在较宽的频段上表现出后向波特性,从而证实了左手介质的存在.

嵌入超材料埋藏介质贴片引向天线设计

设计了一种埋藏介质贴片引向天线,工作在2.4 GHz的无线工业、科学、医学频段,该天线采用金属片与介质板层叠安放,辐射方向垂直于天线表面,属于端射天线.嵌入了超材料结构,剖面结构尺寸缩小为原天线的69%.同时,天线匹配性能有所提升,辐射特性优于原天线.采用有限元全波仿真技术对天线的设计进行了分析和优化,改进后的天线在2.4 GHz频点回波损耗下降了3 d B,E面和H面辐射场强提升了1 d Bi,实现了天线的小型化和灵活性.最后通过时域有限积分法对辐射性能进行了验证.