左手媒質(zhì)結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)研究與仿真.pdf

1、1968年，前蘇聯(lián)科學(xué)家Veselago第一次對具有負(fù)介電常數(shù)和磁導(dǎo)率的介質(zhì)(左手媒質(zhì))進(jìn)行了理論研究，發(fā)現(xiàn)了負(fù)折射率和逆多普勒現(xiàn)象。Pendry第一次提出了在微波頻段的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，周期排列的開口環(huán)諧振器(SRR)可以實現(xiàn)負(fù)磁導(dǎo)率，周期排列的金屬線可以實現(xiàn)負(fù)介電常數(shù)。2000年，Smith第一次實驗驗證了Pendry的設(shè)計，測到了負(fù)的折射率，結(jié)果發(fā)表在2001年的《科學(xué)》雜志上。之后，國際上展開了大量的關(guān)于左手媒質(zhì)的研究。 Pen

2、dry所提出的應(yīng)用SRR和金屬線實現(xiàn)的左手媒質(zhì)結(jié)構(gòu)有幾個明顯缺陷，高損耗，窄頻帶，相對大的結(jié)構(gòu)尺寸使得這個結(jié)構(gòu)還不能進(jìn)入實用階段。SRR的單元尺寸相對于自由空間的電磁場波長大概是十分之一波長左右，對于等效介質(zhì)來說，希望單元尺寸相對于波長要小得多。 本文首先通過對國外報道的寬帶磁諧振器追蹤研究，比如Q結(jié)構(gòu)，S結(jié)構(gòu)，總結(jié)出拓寬負(fù)磁導(dǎo)率頻帶的設(shè)計方法，為自己設(shè)計磁諧振器奠定基礎(chǔ)。 然后本文提出兩種新的左手媒質(zhì)結(jié)構(gòu)來降低諧振頻率

3、。在相同單元尺寸的條件下，雙螺旋電感結(jié)構(gòu)的等效負(fù)磁導(dǎo)率的頻率遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的SRR結(jié)構(gòu)。通過理論分析和電磁仿真，本文證明了雙螺旋電感結(jié)構(gòu)具有比較好的特性。同時，對由該雙螺旋結(jié)構(gòu)和金屬線組成的左手媒質(zhì)進(jìn)行了頻域仿真，獲得的比較好的結(jié)果，實現(xiàn)了降低諧振頻率的要求。 還有一種是單螺旋電感結(jié)構(gòu)，它的電感更加大，所以其諧振頻率更加低，但是其電容要小，電阻也要大于雙螺旋電感結(jié)構(gòu)。仿真顯示，它的諧振強(qiáng)度不如雙螺旋電感結(jié)構(gòu)。 由于缺少針對有