《负折射材料,天线》由会员分享，可在线阅读，更多相关《负折射材料,天线（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划负折射材料,天线网格结构和电磁带隙结构和贴片天线中的应用研究摘要：在本文中，我们提出了一个新的超材料的设计和电磁带隙基于金属网格的双层结构。采用有限积分技术，电磁性能电网的结构特点进行了研究，这种结构已被用来提高贴片天线工作在11GHz的性能。天线在基板上的表面波可能是抑制电网的电磁带隙结构的行为时，作为底物，并提高其增益为分贝分贝。当这个结构也作为天线覆盖，增益13分贝已经实现由于其材料的行为。超材料的聚集效应，在天线的半功率波束宽度方向的一个巨大的改进提供h为提高到和在和分别E-
2、H面。关键词：超材料和光子带隙结构，天线设计，建模和测量引言在过去的几年中，天线工程师表明复合周期结构如电磁带隙结构的极大兴趣，由于其独特的物理性质和新的应用。EBG抑制传播的电磁在一定范围内的波频率称为带隙，这取决于它的材料和几何参数。黄和体育NG用蘑菇型EBG降低天线阵元之间的互耦。禅师等。描述一个微带贴片天线，它不激发表面波与帮助一个二维EBG结构。同样，超材料的方法已被广泛用于获得高性能天线一个很有前途的方法。诸等。用超材料用于定向发射的含正方形点阵的铜网。一个倒S形金属环阵列结构是由吴等人用。提高天线增益。吴某L.描述各种超材料结构的使用是提高基板的贴片天线增益。虽然这些方法表现出良
3、好的改善，天线性能，单独的证明会更好当EBG和介质天线同时使用。然而，同时应用电磁带隙结构和材料出现严重的并发症，由于各自不同的几何设计。因此，有严格的要求的一个结构，它可以表现出的磷电磁带隙结构和材料的有效利用两种复合材料与一个单一的设计优势分析。在本文中，我们提出了一种结构的基础上印刷两个交叉条一个介质的两侧，既EBG和超材料的行为。其结构是在CST微波工作室和它的传输系数分析和检索的电磁参数展示其带隙特性和左手在两个不同平面的传播行为。此外，这种结构作为基板以及微带轻拍覆盖通道在11千兆赫的天线，以提高其性能，通过抑制表面波和聚焦的辐射场。超材料的性能研究图1，该单元电池的结构是由双交叉
4、的金属条纹印刷在电介质基板的两侧。对结构参数进行了优化LH的行为获得约11GHz。传输线理论可以用来理解该结构LH的行为。基片两侧的印刷体可以是模型作为电感器，它是由金属板之间的金属板构成的电容器连接在两个侧面。该理论认为该材料是谐振式结构有一些谐振频率取决于电感和电容的值。图1结构作为工作介质。具有尺寸L=毫米的单元，W=毫米，H=毫米，与基板的介电常数为。透射系数。它已被证明是一个由金属细丝的周期性的网状结构，当其特征尺寸小的波长相比，行为ES作为一种低等离子体频率的均匀材料。当结构是模拟在平面波入射平面的情况下，电场沿长度而变化的导体和行为像一个连续的等离子体介质具有特定的等离子体频率。
5、这种连续的等离子体介质产生负介电常数低于等离子体频率。随时间变化的磁场诱导电流环之间的两个层的金属条纹组成的传导和位移电流，引起磁矩。诱导MAG磁力矩与施加的磁场图2检索结构参数。有效的介电常数，有效磁导率，有效折射率，及介质的有效阻抗。图3EBG结构。图1相同的单元来实现尺寸L=3毫米的EBG行为，W=毫米，H=毫米，与基板的介电常数为；S参数显示一个带隙的8个14兆赫波段。这种行为类似于磁性材料，导致负磁导率在谐振频率。采用有效介质理论和均匀化方法计算电磁特性提出的结构如有效波阻抗和有效折射率，从周期结构的散射参数，对于一个正常的事件NCE平面波。21?S11）-S221Zeff?2(1-
6、S11）-S221eiNk0d?S211?S21R01三、其中N()=Neff-ikeff和R01=/。标志是由有效介质条件所决定的，即Re0和Im0。最后通过倒置的关系NeFF=eff?eff和Zeff=?eff/?eff计算有效介电常数和有效磁导率。散射参数如图1和有效介质参数如有效介电常数和有效渗透率的结构图2给出。从这些参数中，有效介电常数和有效磷的真实部分是清楚的渗透是负面的，同时在一个频段，这将导致一个负折射率值在该频带。虚构的部分在图2有效折射率和有效波阻抗实部的正面价值和2满足无源介质条件。四、EBG行为调查定制尺寸图1相同设计的模拟材料的平面波入射下研究结构的带隙特性如图3所
7、示。作为结构与电磁波相互作用，感应电流在顶部和底部的金属板诱导。这个场平行于表面电荷建立原因在平行板的两端，它可以被描述为一个电容。由于电荷来回晃动，沿着一条很长的路流过这块板。这些电流是磁场和电感。现在，表面阻抗等于一个并联谐振电路的阻抗，包括表电容和表电感。jwlZ?1?w2LC表面是在较低的频率，并在更高频率的电容电感。阻抗是非常高的共振频率附近W0?1LC我们将高阻抗与禁带宽度相关联。因此，通过选择的值的电感和电容，我们可以模拟在所需的频率范围内的带隙。结构的参数进行了优化，以提供高阻抗约11千兆赫的频率。该结构的模拟传输系数，由于在图，显示814清晰的带隙千兆赫波段。在这个乐队的结构
8、表现为波在结构平面行波高阻抗的介质，介电常数的多个值的带隙的变化一图44和。显然，高阻抗区域的长度和介电常数的反比比例变化。四、天线设计及其表面波抑制微带贴片天线谐振在11GHz的设计如图5所示。它由一个矩形贴片放置在基板与地面平面的底部。当它被一个共同的轴向进给，它辐射的电磁能量由于边缘?领域在片槽形成垂直方向。天线的回波损耗几乎(来自:写论文网:负折射材料,天线)被发现图4不同值的带隙特性的变化：介电常数和周期性。210分贝在11GHz的如图5，和相应的增益约分贝从3D远图6?ELD模式。X射线平面辐射图中的极图披?08），如图8，表明该天线的辐射在一个宽的角度。一个显?不能量的能量被困在
9、造成不必要的表面波损耗衬底，WH如果被抑制的话，我会增加天线的增益17。压制面波，在最后一节设计的EBG结构作为贴片天线基板和5）。EBG层被夹在两个低介电基板和金属条下面的补丁之间的饲料减少去除条带的直接激励。在它的带隙内地面天线的谐振频率，它不允许在基板的面波传播；作为一个结果，整个场领域在垂直方向上的辐射和增强的增益。图6和6给出的EBG基板的面波压制一个清晰的画面。由于这一损失提高到分贝蓝线）和远?场模式，图6描绘了dB的增益，增益为dB的改善具有比较传统的天线由于面波压制。五EBG衬底和介质覆盖天线为了进一步提高天线的性能，1212周期细胞的超材料在第二部分设计是放在上层的天线如图7
10、所示图5尺寸L=W=30毫米微带贴片天线的设计，LP=6mmwp=，H=,T=；的贴片天线的回波损耗和EBG衬底天线；对EBG衬底角度天线设计；和侧视图。超材料技术专利申请分析【摘要】超材料是指一类具有特殊性质的人造材料，其由肉眼可见的周期或非周期结构构成。本文主要介绍超材料技术的演进情况，结合超材料相关的专利申请数量对近年来超材料技术相关的专利进行了分析。通过分析专利国际分类号以及国内外专利申请人的类型，探讨了超材料技术在专利申请中的特点。【关键字】超材料metamaterial左手材料负折射率专利一、引言超材料是指一类具有特殊性质的人造材料，其由肉眼可见的周期或非周期结构构成。Metama
11、terial一词最早由美国德州大学奥斯汀分校RodgerM.Walser教授于1999年提出。所谓“超”并不意味着这种材料的性能超越了自然界的材料，而是指超材料区别于自然界的天然材质。超材料也叫奇异材料、特异材料、特异介质、人工电磁媒质等。超材料的诞生与一类被称为“左手材料”的研究息息相关，甚至在最初超材料所指的就是左手材料。左手材料的概念最早由前苏联科学院Lebedev物理研究所的物理学家Victor.G.Veselago在1967年提出。左手材料也被称为双负材料、负折射率材料。伦敦帝国学院的JohnPendry在1996年提出了采用金属线的周期结构来实现左手材料。在1999年，Pendry
12、采用C形分裂环沿着电磁波传播方向排布实现了负磁导率。在同一篇论文中，Pendry提出了金属线和金属环的周期性结构能够导致负折射率。XX年，加州大学圣迭戈分校的Smith等物理学家提出了在水平面周期排布的分裂环结构。该团队在XX年又采用人工集总元件加载的传输线实现了负折射率的超材料。在XX年，梯度折射率媒质的出现使得弯折电磁波成为了可能，这是超材料发展历史上具有革命性的成果。到了XX年，来自全球不同地区的数个团队都声称已经实现了负折射率材料，特别是光学变换理论的引入，使得超材料的含义远比左手材料宽泛。XX年年初，我国东南大学的崔铁军教授与美国杜克大学史密斯教授组成的国际合作团队共同研制出了工作于
13、微波段的二维宽频带“隐身衣”，这一研究成果发表在1月16日第323期的科学杂志上，引起了电磁学界的广泛关注。二、国内外超材料专利申请分析左手材料在微波天线领域中的应用1.概述左手材料的发展历程左手材料是指一种介电常数和磁导率同时为负值的材料。电磁波在其中传播时，波矢量K，电场E和磁场H之间的关系符合左手螺旋关系，因此称为左手材料。相对而言，在左手材料的研究领域，又常常把常规的普通材料叫做右手材料。左手材料的基本概念最早由苏联物理学家Veselago在1968年提出1。他预言了左手材料的存在，并分析其具有独特的电磁特性，比如负折射特性、逆Doppler效应、逆Cherenkov效应等。但是由于自
14、然界中一直无法找到天然的左手材料，在其后的近30年的时间内，左手材料的研究一直没有大的突破和发展。直到1996年，Pendry等人提出周期排列的细导线阵列能够在微波波段展现出负介电常数效应2，而周期放置的开口谐振环阵列能够代替磁性材料在微波波段展现出负介电常数效应3。Pendry的工作几乎为左手材料的物理实现打开了大门。最终在XX年，Smith等学者将上述细导线阵列和SRR阵列合理布局，首次实现了微波段的左手材料4。XX年，左手材料被Science杂志评定为年度世界十大科技突破之一。XX年，Dunk大学的科学家们提出利用左手材料制作“隐身斗篷”，也被Science杂志评定为年度世界十大科技突破
15、之一。左手材料的主要研究领域到目前为止，左手材料的相关研究主要分为相互交叉又相互补充的四个研究领域。左手材料存在性的论证这一研究领域的产生有其必然性，这主要是因为一方面左手材料的异常电磁特性与很多现有物理定律相矛盾；另一方面，到目前为止，人们一直无法在自然界找到左手材料。需要注意的是，虽然目前左手材料的存在性已经得到了世界的公认，不再被质疑，但是在其存在性产生的各种验证技术仍对左手材料研究领域产生着深远的影响。这是因为只有可靠的验证技术才能保证性能更为优良的甚至是实际中得到应用的左手材料出现，才能保证左手材料的研究和应用持续不断的向前发展。左手材料的电磁特性分析在这一领域，很多学者都对左手材料的异常电磁特性的激发机理展开了深入的理论分析，发表了大量的研究著作。其中一些经典的工作包括：1996年，Pendry的小组率先基于等离子体振子理论指出，周期布置的金属细导线在入射波频率低于等离子体谐振频率时，会呈现负介电常数效应，并给出了计算有效介电常数的解析模型；1999年，Pendry的小组再一次提出周期放置的SRR阵列可以呈现出负磁导率效应，并给出了计算有效介电常数的解析模型；XX年，Pendry等人分析了普通透镜对电磁波聚焦能力受限的原因在于“消逝波”的存在，同事指出有左手材料构成的“完美透镜”可以通
