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异向介质的电磁特性及应用研究

杨锐  
【摘要】: 异向介质的成功制备引发了各国科学家的高度关注和激烈讨论,其相关研究也被《Science》评为了2003年和2006年年度十大科技进展。本文以异向介质的电磁特性及应用为研究对象,主要的贡献包括以下方面: 1.推导了含有异向介质分层结构格林函数的一般形式,重点阐述了异向介质基底结构中格林函数计算的离散复镜像方法,并对混合位积分方程矩量法在异向介质微带结构中的应用作了分析。 2.研究了毫米波异向介质基底微带天线的新型辐射特性,提出了微带天线作为高指向性天线的应用;分析和设计了含有异向介质双层基底亚波长谐振腔微带天线,并讨论了其在天线带宽方面的改善以及目标探测方面的优势。 3.给出了TEM波作用下开口谐振环(SRR)异向介质的解析分析,揭示了虚波数引起SRR异向介质谐振特性的事实,对具有六种不同摆向的SRR异向介质的谐振响应做出了统一的物理解释。 4.研究了含有SRR异向介质平行平板波导和矩形波导中的导波模特性,指出了横电波和横磁波的无截止频率传播和增大的单模传输范围。给出了加载SRR异向介质H形波导的全波分析,重点阐述了纵剖面磁波型和纵剖面电波型的慢波传输、能量关系、异常高次模及漏波抑制等特性。 5.分析了SRR异向介质中Floquet模传播特性,从电磁波传播角度得出了凋落模是引起异向介质谐振响应的原因。并通过仿真计算,研究了任意入射波照射下SRR异向介质的谐振响应。 6.将SRR结构引入频率选择表面(FSS)的设计中,实现了FSS的多频带特性。通过对FSS的传输频谱的研究,重点阐述了这种FSS谐振响应与SRR结构参数及入射平面波特性之间的关系。


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