耦合增强型 “巨”字形左手材料磁谐振器的设计

磁谐振器与电谐振器组合能够实现同时具有负介电常数和负磁导率的左手材料,左手材料磁谐振器的设计对于设计新型左手材料具有重要的意义。针对左手材料磁谐振器设计问题,提出了磁谐振器设计原理,为消除磁谐振器的双各向异性,所设计的结构关于电场方向等效为镜像对称的单回路。根据此原理,设计了耦合增强型"巨"字形磁谐振器结构,并通过实验仿真验证了结构的等效负磁导率。结果表明,所设计的结构在8.9GHz-10GHz之间具有负的等效磁导率,并且结构的双各项异性得到了有效的消除,说明了所提出设计原理的正确性。相对于传统的开口谐振环磁谐振器,"巨"字形磁谐振器结构简单,易于进行加工制作和理论分析。     

用于左手材料的对称开口谐振环特性研究

重构了X波段对称开口谐振环结构,通过仿真实验比较并分析了影响其谐振特性的重要结构因素,讨论了对称开口谐振环在不同电磁场极化方向下的谐振特性,并基于散射参数法对其带有金属线的单元结构进行了本构参数即有效介电常数和有效磁导率的提取,从而验证了该结构的双负特性,这对构造实用性左手材料具有一定指导意义.     

一个12 GHz的新型C形双重负特异材料的设计

模拟一个12 GHz谐振频率下具有负介电常数和磁导率的新型C型单元电池,通常称为双负超材料(DNG)或左手材料. DNG形状为在电介质的一侧有相反的C谐振器,而在另一侧也是相同的形状.使用微波工作室(MWS)中的计算机模拟技术(CST)从DNG结构的模拟仿真中确定散射参数以及介电常数,渗透率和折射率. 为了验证结构参数的负值,使用了MATLAB. 由于其简单性,可扩展性和双负极材料的特性,这是一种在电磁学领域的新颖且有前途的设计方法.     

一个12GHz的新型C形双重负特异材料的设计（英文）

模拟一个12GHz谐振频率下具有负介电常数和磁导率的新型C型单元电池,通常称为双负超材料(DNG)或左手材料.DNG形状为在电介质的一侧有相反的C谐振器,而在另一侧也是相同的形状.使用微波工作室(MWS)中的计算机模拟技术(CST)从DNG结构的模拟仿真中确定散射参数以及介电常数,渗透率和折射率.为了验证结构参数的负值,使用了MATLAB.由于其简单性,可扩展性和双负极材料的特性,这是一种在电磁学领域的新颖且有前途的设计方法.     

具有独立电磁响应的三角形人工电磁媒质

提出了一种同时具有电磁模式响应的人工电磁媒质的综合构成(SC)方法.在介质基板上单面刻蚀的三角形金属开口对环只具有磁响应,即只具有负的磁导率,在介质基板上单面刻蚀的金属线阵列只具有电响应,即只具有负的介电常数,SC方法通过将金属线设计在开口环的中部,将以上两种结构连接起来,从而构成同时具有电磁响应的三角形电磁谐振(TER)单元结构,并通过将TER排成阵列构成新型人工电磁媒质.理论仿真与实验测量结果表明,与传统的金属环加线结构相比,TER单元具有电响应与磁响应的双阻带特性,并且由其构成的双负媒质的左手传输通带带宽比环加线结构的带宽扩展了217%.     

基于双U形结构的零折射率超材料

在介质基板刻蚀的金属线和金属化过孔组成双U形结构模型,仿真计算及电磁参数反演结果表明,当电磁波垂直入射时,该结构在频率f=7.63 GHz附近等效介电常数和等效磁导率实部同时接近零,从而得到了折射率为零的超材料,实验测试与仿真结果基本一致.同时,为了实现对零折射率响应频点的调节,分析了单元结构的金属过孔间距及U形结构脚长的变化对零折射率特性的影响,发现改变单元结构参数可改变零折射率响应频点.这种可调双U形零折射率超材料单元结构简单,可应用于微波器件等领域.     

具有双负折射率通带的双结构单元渔网电磁超介质的数值模拟研究

基于传统的＂金属-电介质-金属＂渔网状电磁超介质,平行和交叉排列具有不同介电常数介质板的两种单元,利用数值方法研究了两种排列方式下渔网电磁超介质的左手行为.与采用单一介质板相比,使用两种电介质板形成的双结构单元渔网结构能够使不同的单元在不同频率下谐振,表现出双负折射率通带.利用楔形结构和后向波模拟验证了两种排列方式下双结构单元渔网结构的负折射特性.利用双结构单元渔网结构,可以通过调节介质板的介电常数,同时在一个或多个频率带实现负折射,这为制作性能更为优良的多频带滤波器和变频通信微波器件等提供了一种可行方法.     

可用于车载雷达技术的S型结构超材料的研究

车载电子设备是提高车辆道路行驶安全的最为有效的方法之一。在我国,把24.25—26.65GHz频段资源规划用于短距离车载雷达设备。针对该频段无线通信,通过对S型结构产生电谐振和磁谐振原理的分析,合理的设计尺寸参数,提出可用于该通信的S型结构超材料。采用HFSS软件仿真并用Matlab验证可知该结构在25GHz附近具有较宽的通带,并且通带内介电常数ε和磁导率μ同时为负值,因而该超材料可用于24GHz频段车载技术的滤波器设计。     

基于渔网结构的人工电磁材料结构参数研究

提出了一种基于渔网结构的新型低损耗改进型渔网结构左手材料,研究了其传输特性和材料有效电磁参数,计算表明其具有较宽的负折射带宽和左手带宽(介电常数和磁导率同时为负),同时数值研究了提出的结构的几何参数变化对材料电磁参数的影响.结果表明在结构参数相当大范围内保持了材料的左手物理特性.     

新型三阶SIR高阻带抑制双通带滤波器

采用三阶信噪比(signal to interference ratio,SIR)干扰谐振器作为基本谐振单元,通过调整阻抗比控制主频和第一杂散频率的位置,设计了一种新型高阻带抑制双通带滤波器.滤波器第一通带由主谐振频率产生,第二通带由第一杂散频率产生.运用三角耦合结构作为该滤波器的拓扑结构,使得整体滤波器呈现出带外传输零点和阻带的高抑制度.使用交指型耦合结构实现输入/输出端的强耦合,得到较高的外部品质因数.该滤波器的两个通带中心频率分别为1.57 GHz(GPS)和2.5 GHz(4G),3 d B带宽分别为4.0%和2.4%.结果表明,测量结果和仿真结果基本吻合.     

基于Z变换在平板透镜成像中的FDTD分析

文章研究了分析双负媒质平板成像规律的一种方法,双负介质的介电系数和磁导系数均为频率的函数,使本构关系在时域成为卷积关系,这就给应用时域有限差分(FDTD)方法计算双负媒质平板中波的散射和传播带来困难;因此将Z变换理论应用到双负媒质中的FDTD计算当中,对麦克斯韦方程做了修改,使得FDTD计算式独立于双负媒质函数,并给出双负媒质中与频率有关的FDTD表达式;数值仿真了电磁波与双负媒质平板的相互作用,详细讨论了双负媒质平板透镜成像理论,并提出了一种球差更小的平板透镜系统.     

A novel approach to design microwave medium of negative refractive index and simulation verification

In this paper, a novel approach is presented to synthesize microwave medium of negative refractive index by incorporating metallic wire array with negative effective permittivity into the host media such as ferrimagnet-YIG （yttrium iron garnet） applied by external magnetic field whose permeability is negarive. We have designed the composite medium having negative refractive index in C/X band frequencies, analyzed and simulated its electromagnetic （EM） properties by use of EM EDA package based on time-domain finite integration method. The simulation results show that： ① the effective permittivity of the designed metallic wire array is negative in the frequency range from 7.02 GHz to 9.80 GHz; ② the permeability of YIG substrate immersed into an external magnetic field is negative in the frequency range from 5.22 GHz to 8.14 GHz; ③ EM wave can pass through the composite medium synthesized by the above designed metallic wire array and YIG substrate, and ④ the negative refraction behavior occurs on the interface between the composite medium and the normal material with positive refractive index in 7.51-8.13 GHz frequency range, in which the effective permitUvity of the metallic wire array and the permeability of YIG substrate are negative simultaneously. The full wave simulation has demonstrated that the effective refractive index of the designed composite medium is indeed negative and ascertained that the proposed approach to design microwave medium with negative refractive index is viable.     

基于S参数的极化独立metamaterial的透射性质及有效电磁参数

提出了一种极化独立的工作在微波频段的metamaterial。这种metamaterial是由"渔网"结构的金属片印在电介质基板两表面构成的。采用有限元法模拟厚度为2 535μm的一维metamaterial平板的S参数(散射参数)的振幅和相位。根据S参数可获得metamaterial的内在性质(有效介电常数ε和磁导率μ)。此结构在10.85 GHz到11.45 GHz频段显现"双负"现象。这种负折射metamaterial在11.34 GHz时具有较高的透射(-0.27 dB)和较低的反射(-30.70 dB)。品质因数在10.96GHz时达到最大值为22.5。折射率为-1时品质因数为15.5。     

负介电常数材料与负磁导率材料双层共轭结构的共振隧穿

利用转移矩阵方法,研究了负介电常数材料和负磁导率材料组成的双层共轭结构的共振隧穿问题.结果表明,当具有色散的负介电常数材料和负磁导率材料排列在一起组成共轭结构时,在频率满足某个特定条件下,电磁场能量局域在界面上的模式将会演变为共振隧穿模,导致共振透射的发生,这种现象不随入射角和入射波的偏振状态而变化.同时得到了共振隧穿模的品质因子随材料厚度的增加而增加,材料含弱吸收时的结果相同。     

Left-handed properties of a composite structure with metallic wires in a homogeneous Lorentz medium

The electromagnetic properties of a composite structure with metallic wires in a Lorentz medium were studied. The results show that the electromagnetic properties of the medium host influence the plasma resonance of metallic wires and the left-handed character of the composite. The plasma frequency of metallic wires reduces with the rise of permittivity or permeability of the medium host. Also, the negative permeability of the medium can destroy the wires' plasma resonance and prevent the realization of left-handed properties. The high loss of medium permittivity or permeability also inhibits the metallic plasma resonance. The negative influence of the media host on the left-handed properties of the composite structure can be effectively reduced by proper structure design, such as introducing a nonmagnetic medium in the host or using an anisotropic medium.     

极化磁化方程与负折射率材料

在新的极化磁化方程的基础上,在线性各向同性介质中,导出相对介电常数与相对磁导率之间的关系,解释极化现象和磁化现象是完全对称的,相对介电常数与相对磁导率可以同时为负,不可以一正一负．给出了介质中的洛仑兹力公式．根据能量守恒定律、介质中的洛仑兹力公式、介质极化磁化方程以及法拉第电磁感应定律,导出介质中的能流密度和介质中的能量密度．指出相对介电常数与相对磁导率同为负时,介质中能量密度仍为正．     

含左手材料的光子晶体

讨论了含左手材料光子晶体中介电常数、磁导率与折射率间的关系,及其电磁学特性,和电磁波在其中的传播的相速度和群速度,得出了相关结论.