文档介绍：南京邮电大学
硕士学位论文
基于CRLH传输线的微波器件小型化的研究与设计
姓名:刘季
申请学位级别:硕士
专业:电磁场与微波技术
指导教师:秦卫平
20100401
摘要左手材料是一种人工复合结构材料,由于其介电常数痛诺悸蕄同时为负值,从而表现出一系列反常的电磁特性,如负折射率特性、逆多普勒效应、逆切伦科夫辐射等,因此,对它的理论和应用研究引起了国内外学术界的广泛关注。目前,实现左手材料的方法主要有两种,金属棒和开口谐振环的阵列结构和复合左右手平面传输线型结构,本文主要研究了平面传输线型结构。本文首先介绍了左手材料所具有的特殊性质,然后阐述了在微波波段下,当前人工复合左右手结构的工作原理、设计思想和设计方法,并根据等人的设计思想,做了以下研究工作:第一,对等人提出的微带型复合左右手传输线进行了仿真验证研究,并根据牟问崛》ǎ竦媒峁沟纳⑶撸肕电容替代了结构中的叉指电容,减小了加工的复杂度。第二,利用共面波导方式实现复合左右手传输线,设计并仿真了复合左右手谐振器,它的尺寸远小于传统半波长谐振器,具有传统谐振器所无法实现的零阶与负阶谐振频率,对共面波导的左手电感结构进行了改进。第三,使用微带线与共面波导结合的方式实现复合左右手传输线,由于该结构充分利用了基板的上下两个表面,其尺寸有很大减小。基于该结构的谐振器结构紧凑,在相同的谐振频率下,其长度比传统谐振器有很大减小,通过简单级联的方法,所设计的滤波器,通带内较平坦,通带外有较好的抑制效果。关键词:左手材料;复合左右手传输线;谐振器;滤波器南京缛搜妒垦芯可宦畚
,甀篗籆疞·—猂—.痳南京邮电大学硕士研究生学位论文—,,疞狧,,珻猅瑃,琓,.甌痶,.瑃—/,瑃甌猳瓵甋.
第一章绪论左手材料的定义与性质,万万:渲校琸百、乏之间不再满足右手螺旋关系而是满足左手螺旋关系。这种介质就被称为“左手材由于电磁波能流的方向取决于玻印廷矢量姆较颍鴍:镣颍即一⑼颉始介质材料的电磁性质可以用介电常数痛诺悸蕌两个宏观参数来描述,无源区域自然界中物质的蚭一般都与电磁波频率有关,并且在大多数情况下都为正数,电磁波能在其中传播,⒏飨蛲浴⒖占渚鹊慕质,由方程组能推出:可见,一一、石三者遵守右手螺旋定则,该介质就被称为“右手材料”—如果介质的蚭都小于零,úァ5荅、料”瓾负磁导率丰撵内,时变电磁场的波动方程方程#.。如果介质的汀炅秸咧湟桓鑫U硪桓鑫8菏騥琸无实数解;ú荒茉谄渲写úァ。根据￡和“的符号,理论上材料可分为四类,如图一所示:等离子俸及金属普通材料琸×,爿
嘞:正掣:·『扫当:,U保乏騬琑鸬,8菏保芩龋巍芡㈣方向相反。乏:一缈以石为负数,介质的折射率胛:三:堡也为负数,所以这种介质也被称终构成右手螺旋关系。因此在左手材料中,’、!⒃啤四者分别代表在左手材料中,电磁波的相速度和群速度方向相反,这一特殊的性质导致了我们所熟将..中得到:这样折射系数明确地由构成媒质电磁参数的正负所决定,即右手材料中称为正折为“负折射率物质”笫治镏悉的一些物理规律在左手材料中表现出反常的现象【,它的折射系数表征为:由于两个负数乘积与两个正数乘积的值相同,。为便于区分和保持参数的一致性,假设媒质兴鸷那移涞绱挪问8词ぃ,沂治镏电场强度、磁场强度、波矢量和能流密度缈
卜探测器一渤左手材料的研究背景及意义堕塞坚堕查兰塑王:塑壅兰兰垡迨茎笙二童堑堡射,左手材料中称为负折射。折射角的大小仍可由折射定理给出,当畁保烧射定理梢缘玫揭桓龈赫凵浣牵耸闭凵湎吆腿肷湎叱鱿衷诜ㄏ叩耐唷翁筝铹融对左手材料的研究始于年,前苏联物理学家㈦首次从理论上提出和探讨了介电常数痛诺悸蕌同时为负值的物质的电磁性质,并从理论上指出这种材料的存在并不违反物理学定律,他同时发现当电磁波在这种同时具有.￡úナ保绯强度⒋懦∏慷菻与波矢量咦袷刈笫致菪ㄔ颍⒃ぱ运墙ú鍰频移、逆辐射、逆凵湫вΑ年热颂岢鑫⒉ㄆ锥蔚母航榈绯J透捍诺悸实哪P停.。其中周期性排列的金属棒哂衧、/奶匦裕豢?,如图所示。描述电磁波功率流动的坡印亭矢量表示为蚋鞲龉钩闪坎⒉灰览倒钩刹牧系绱挪问诺谋浠洌表明在左手媒质中坡印亭矢量和群速仍与在右手媒质中相同。ú左手材料图两种媒质中的в
年大学的‘热税言谕黄德史段诰哂懈航榈绯J慕鹗舭艉途有负磁导率的开裂谐振环组合起来,研制出