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1、 中国矿业大学本科生毕业设计姓 名： 学 号： 23090907 学 院： 信电学院 专 业： 电子科学与技术 设计题目： 异向介质特性及微波器件的设计 专 题： 指导教师： 职 称： 教 授 2013 年 6 月 北京 中国矿业大学毕业设计任务书专业年级 学号 学生姓名 任务下达日期： 2012 年 12 月 24 日毕业设计日期： 2012 年 12 月 30 日至 2013 年 6 月 5 日毕业设计题目：异向介质特性及微波器件的设计毕业设计专题题目：毕业设计主要内容和要求：(1) 查阅相关资料，了解国内外异向介质的研究现状及最新进展，分析异向介质的基本原理、结构特性及理论基础。研究了电
2、磁波在不同异向介质中传播所出现的不同特性；（2）学习并掌握了运用HFSS软件设计和仿真天线和滤波器； (3)研究了异向介质在微波天线和微波滤波器中的应用，利用异向介质改进了多款微波天线和微波滤波器，并运用高频仿真软件HFSS对器件进行仿真与优化，提高了微波器件性能； （4）翻译与本题目有关的外文文献； （5）总结了异向介质在微波器件中的应用和设计经验，撰写论文。指导教师签字：郑 重 声 明本人所呈交的毕业设计，是在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本毕业设计的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出
3、贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本论文属于原创。本毕业设计的知识产权归属于培养单位。本人签名： 日期： 中国矿业大学 毕业设计指导教师评阅书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 指导教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）
4、：成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日中国矿业大学 毕业设计答辩及综合成绩答 辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人： 年 月 日摘 要 异向介质（metamaterials）是指具有负的介电常数和负的磁导率的人工合成电磁材料。已被美国Science杂志评为2003年度十大科技突破之一的异向介质，凭借它奇特的性质、较大的潜在利用价值和广泛的应用前景，成为了当今物理学和电磁学研究领域的前沿和热点。本文以异向介质特性及其应用为研究对象，主要的工作包括以
5、下几个方面：(1)概述国内外异向介质的研究现状及进展，分析了异向介质的基本原理、结构特性及理论基础。研究了电磁波在不同异向介质中传播所出现的不同特性；(2)研究了周期细金属棒阵列、分裂谐振环、互补分裂谐振环和复合左/右手传输线的结构特性及应用，简单介绍了这些结构负的介电常数和负的磁导率出现的原因；(3)研究了异向介质在微波滤波器和天线中的应用，利用异向介质设计了多款微波滤波器和天线，并运用高频仿真软件HFSS对器件进行了仿真与优化。提高了微波器件性能。关键词：异向介质； 左手材料； 互补分裂谐振环； 异性介质滤波器； 异向介质天线ABSTRACTMetamaterials are new st
6、ructured materials with negative permittivity or negative permeability or simultaneous negative and . The newly discovery of left-handed material has been regarded as one of the ten most significant discoveries by science in 2003. The successful realization of metamaterials has garnered considerable
7、 attentions and discussions all over the world, and has been the front and focus area in physics and electromagnetic research. In this paper, some electromagnetic characteristics of metamaterials and application in microwave circuit are studied thoroughly. The main contents are listed as follows:(1)
8、 The present research status on metamaterials around the world and analysis of the theoretical and experimental basis of metamaterials are introduced. Comparing with the traditional material,detail description about the wave reflection and transmission in some equivalent isotropy metamaterial models
9、 are made.(2) The structure characteristics and applications of The Rod Array、Split Ring Resonator(SRR)、Complementary Split Ring Resonator(CSRR) and Composited Right/Left -Handed (CRLH) are studied. At the same time, the reason of why those Structures have negative permittivity or negative permeabil
10、ity.(3) The application of metamaterials in microwave filters and antennas are studied. Metamaterials have been used to design to microwave filters and antennas, and using the high frequency simulation software calculates the optimize results. The performance of microwave devices have been increased
11、 significantly.Key words: Metamaterials; Left-Handed Materials; Complementary Split Ring Resonator(CSRR); Metamaterial Filter; Metamaterial Antenna.目 录1 绪论11.1引言11.2课题在国内外的研究概况11.2.1异性介质的研究概况11.2.2微波器件研究概况21.3高频仿真软件ANSOFT HFSS的介绍21.3.1 Ansoft HFSS简介21.3.2建立HFSS工程的一般过程31.4本文研究内容31.4.1对异向介质特性进行了研究31.4
12、.2对异性介质天线和滤波器进行了研究31.5论文的结构安排32 异向介质基本特性52.1异向介质的产生与发展52.2异向介质特性的理论研究62.2.1左手螺旋特性62.2.2负折射现象72.2.3逆向多普勒效应72.3.1周期细金属棒阵列的应用82.3.2分裂谐振环和互补分裂谐振环的应用92.3.3复合左/右手传输线的应用103 异向介质天线123.1天线基础与定义123.1.1天线综述123.1.2天线的基本性能参数123.2微波天线的设计原理143.2.1天线的辐射机理143.2.2天线的场区和方向图163.3异向介质天线的设计与仿真分析184 异向介质滤波器254.1微波滤波器的基本理论254.1.1微波滤波器综述254.1.2微波滤波器的基本性能参数264.2微波滤波器的设计原理274.2.1滤波器电路的微波实现274.2.2微波低通滤波器294.2.3微带带通滤波器314.3异向介质滤波器的设计与仿真分析345 总结与展望395.1总结395.2展望39参考文献40英文原文42中文译文48致 谢52lw1 绪论1.1引言异向介质（Mematerials）是21世纪物理学和电磁学领域一个新的词汇，是指介电常数和磁导率中的全为负值的人工合成电磁材料，包括光子晶体、左手材料、复合左/右手传输线、隐身斗篷
