新型人工电磁材料结构设计及实验研究.pdf

新型人工电磁材料的结构设计及实验研究摘要首先是新型人工电磁材料单元结构的设计。分析了电谐振结构和磁谐振结构的基本工作原理,包括软件仿真和参数提取。提出了小型化的电谐振器——弯曲线谐振器,它具有独立的电响应,通有中心对称的形状特点,能够在两个正交方向上保持电磁响应。软件仿真和等效参数提取的结果验其次,本文利用电、磁谐振结构实现了人工负折射率材料。分析了负折射率材料的基本特性,然后,应用人工零折射率材料设计了波前变换器。分析了零折射率材料的基本特性,提出了利用零折射率材料单元内零相移的特性可以设计任意波前变换器。采用互补开口环谐振器设计了由零相移单元组成的偏折透镜,仿真结果验证了电磁波偏折的产生。论文还特别讨论了在实际应用中必硕士生:汤文轩导师:崔铁军教授洗笱畔⒖蒲в牍こ萄г汉撩撞ü抑氐闶笛槭新型人工电磁材料因其独特的电磁特性,成为近几年来国际物理学界、材料学界和电磁学界的研究热点。新型人工电磁材料由周期排列的单元结构组成,这些单元结构在特定频率上具有电磁响应。通过设计单元结构,可以方便地控制材料的等效介电常数、磁导率和折射率等参数。新型人工电磁材料的出现为人们提供了自由支配材料电磁参数的能力,在它独特的电磁特性之下蕴含着广阔的应用前景。随着人们对新型人工电磁材料理论研究和应用开发的深入,它正逐渐成为人类控制和利用电磁波的有力工具之一。本文的主要研究内容包括以下几个方面:从等效电路的角度研究了各种参数对谐振结构的影响。介绍了研究单元结构电磁特性的主要方法,过增大结构的等效电感,可以有效地降低谐振频率。提出了一些各向同性的电磁谐振单元,它们具证了它们的电磁特性。讨论了如何放置电谐振结构和磁谐振结构以尽量避免耦合,从而保证设计的准确性。利用弯曲线和开口环谐振器的组合实现了负折射率单元。提取的等效参数以及仿真得到的电场相位分布验证了负折射率的存在。须解决阻抗匹配和频带过窄的问题。
最后,介绍了新型人工电磁材料测量系统的搭建。介绍了一维、二维和三维测量系统的原理和构架,讨论了新型人工电磁材料样品的制作方法,并对一些样品进行了测量。关键词:新型人工电磁材料,左手材料,负折射,电谐振结构,磁谐振结构,负折射率单元,零折射率,波前变换,测量系统。摘要
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签名:、关于学位论文使用授权的说明一、,,、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档,可以采用影印、,允许论文被查阅和借阅,.
第一章绪论牡绱盘匦导率。图所示是自然界材料在郫象限图中的分布情况。大部分材料主要分布在第一象限∥的附图卜绱挪牧系嫩晗迪笙薹植纪肌近几十年来,随着科学技术在工业生产和日常生活中的飞速发展,出现了许多交叉学科。这些交叉学科的出现填补了某些关键领域的空白,满足了生产生活中的特殊需求,具有重要的实用意义。新型人工电磁材料是近年来国际物理、材料和电磁领域研究的一个前沿和热点。它是人们根据近。在第二象限里,存在一些电等离子体材料;在第四象限里,存在一些磁等离子体材料。:一是汀蔚姆植脊诩校牧峡裳≡裥孕。二是这些汀沃凳抢肷⑶夜潭ǖ模岩匀宋?刂啤R虼耍绻芄环⑾忠恢謘和岸自由可控且变化范在寻求一些可以人工控制的电磁材料,比如用掺杂工艺制作的一些介质板材,可以通过改变掺杂浓度在一定范围内改变它们的介电常数。但是这些材料的制作工艺复杂,且介电常数难以准确控制。因此,某鱿志哂猩钤兜囊庖搴途薮蟮挠τ们熬啊新型人工电磁材料褪窃谡庋男枨笙掠υ硕摹电磁学和材料学理论设计并制作出来的一种人工材料,,不同的电磁材料具有特定的介电常数和磁第三象限的汀尉8褐档牟牧希壳白匀唤缰猩形捶⑾帧季妒町电等离子体普通电磁材料磁等离子体围更大的电磁材料,将会帮助我们更好的控制和利用电磁波。在郧埃嗣且丫R
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