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SIAD结构左手特性的研究与应用

孔娟  
【摘要】: 最近,电磁超介质的研究迅速成为国际上一个研究热点。这一类具有负的介电常数和磁导率的材料通常也被称作左手材料,简称为LHM。1968年,Veselago最早提出了左手材料的概念。2001年,Smith等成功制作出X频段等效介电常数和等效磁导率同时为负值的左手材料,并从实验上证明了左手材料的存在。之后,Caloz和Itoh结合等效电路理论提出了左手材料的微带线实现形式。 首先,本文简单介绍了左手材料的基本原理,采用由Smith提出的通过S参量提取左手材料等效介电常数和等效磁导率的方法验证了开口谐振环—金属导带结构的左手特性。 然后,在基于传输线理论的基础上定性分析了右手材料、左手材料和复合左右手传输线。分两种情况分析了SIAD结构,第一种为当金属柱的高度和顶面面积比较大,金属柱的间距比较小时,表现出左手特性;第二种为当金属柱的间距比较大时,忽略串联电容,表现出单负特性。并且,提取了SIAD结构的等效电路的各参量。 其次,利用S参量提取了SIAD结构的等效介电常数、等效磁导率和传播常数,以此验证其左手特性,并将SIAD结构应用在了威尔金森功分器,一阶低通滤波器和180°环形混合网络的设计中。 最后,提出了改进型SIAD结构,通过改变金属贴片和贴片之间缝隙的大小,来使其分别表现出左手特性和单负特性。同样利用S参量提取了它的等效介电常数、等效磁导率和传播常数,分别验证了它的左手特性和单负特性。


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