基于双环/互补双环结构的平面左手材料的分析与应用

摘要

新型人工电磁材料(Metamaterial)是近些年来电磁学中新兴起的研究领域，引起了世界范围内研究者的广泛关注和研究热情，并取得了一系列令人瞩目的成果。双负材料，也称左手材料，是最先引起人们关注的新型电磁材料。本文主要开展了基于双环谐振器(DRRs)及其互补结构（CDRRs）的平面左手材料电磁传输特性研究，并讨论了其在微波器件上的应用。
　　 本文的研究内容包括以下方面：
　　 (1)深入研究了基于DRRs结构的平面左手材料（以下简称“DRRs材料”）的电磁传输特性。在侧向电磁波入射和法向电磁波入射两种情况下，给出了DRRs材料产生双负特性的物理原理。通过数值仿真验证了DRRs材料在谐振频率处的后向传输特性:分析了在传播方向上单元数量对DRRs材料传输特性影响的规律。最后利用DRRs材料的电磁响应特性，设计了一个双通带的滤波器。
　　 (2)提出了基于CDRRs结构的平面左手材料（以下简称“CDRRs材料”）。给出了CDRRs材料产生双负特性的物理解释。通过数值仿真和加工测试，分析和验证了CDRRs材料的左手传输特性。利用数值实验验证了CDRRs传输线的负折射和后向传输现象。从等效电路角度，分析了CDRRs结构几何参数对CDRRs材料谐振的影响。利用CDRRs材料的新颖特性，设计了基于CDRRs材料的新型多端口功分器，并分析了其电磁特性。