左手材料綜述.doc

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1、左手材料綜述由于自然界屮的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率一般都為正值，因此之前人們關(guān)于電磁場的研究都局限在傳統(tǒng)的電磁理論中。近年來隨著周期性排列的幾何材料的出現(xiàn)使得左手材料成為了電子行業(yè)研究的熱點。這些周期排列的幾何結(jié)構(gòu)可以使得等效的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率為負(fù)值。這種雙負(fù)的特性使得電磁場在其屮的傳播出現(xiàn)了新的特性，合理的將這些結(jié)構(gòu)移植到傳統(tǒng)的應(yīng)用中可以得到我們所期望的效果?；驹恚河甥溈怂鬼f方程組和本構(gòu)關(guān)系得出的無源波動方程如下：V2E+^2E2=0具屮R2=ars/j,我們知道平面電磁波的電場與磁場如一F:卩（7）=瓦嚴(yán)忖

2、（7）=瓦戶：為保證電磁場的傳播k為實數(shù)，則介電常數(shù)與磁導(dǎo)率必須同號。當(dāng)它們同為負(fù)時，電場，磁場與波矢成左手螺旋關(guān)系。這使得左手材料中的相速與能速是反向的?；咎匦裕?,負(fù)折射特性為滿足邊界條件，左手材料表現(xiàn)出了負(fù)折射效應(yīng)3?,O1,逆多普勒效應(yīng)同傳統(tǒng)介質(zhì)不同，左手材料屮的電磁波表現(xiàn)出了逆多普勒效應(yīng)。簡而言之，當(dāng)波源朝觀察者走近時，觀察者接受到的頻率變低了,背道而馳時卻變高了。2,逆切倫科夫輻射當(dāng)帶電粒子在介質(zhì)中勻速運(yùn)動的速度大于介質(zhì)屮的光速時，周圍介質(zhì)中出現(xiàn)誘導(dǎo)電流形成的次波相互干涉產(chǎn)生電磁波向外輻射。傳

3、統(tǒng)材料左手材料實現(xiàn)結(jié)構(gòu):周期排列的金屬諧振環(huán)產(chǎn)生負(fù)磁導(dǎo)率nr29兀廠317T7/oa>2Cr3通過合理的選擇參數(shù)可以實現(xiàn)雙負(fù)的特性一維結(jié)構(gòu)：復(fù)合左右手傳輸線:6zegII等效介電常數(shù)和磁導(dǎo)率=莎=4_矗研究現(xiàn)狀及難點目前的研究主要還在理論的深化階段。其中研究又在微波頻段以實驗現(xiàn)象和測量分析為主，而現(xiàn)有的材料對電磁波的響應(yīng)有明顯的各向異性，而且?guī)捳瓝p耗大而限制了應(yīng)用范圍。在天線與微波類文獻(xiàn)上有少數(shù)文獻(xiàn)己經(jīng)把一維的復(fù)合左右手結(jié)構(gòu)應(yīng)用到天線，濾波器的設(shè)計當(dāng)中。其中在減少天線和電路的尺寸上有明顯的應(yīng)有。利用左手

4、材料中電磁波的反切侖科夫輻射可用著后向波輻射天線。下圖所示為利用復(fù)合左右手傳輸線構(gòu)成的一種行波天線，通過變?nèi)荻O管改變傳輸線的色散特性來實現(xiàn)波束掃描。卜?圖所示為復(fù)合左右手傳輸線構(gòu)成的微帶天線兩片天線工作于同一頻率，但是左手加載天線的貼片尺寸明顯小于傳統(tǒng)的半波貼片天線。以下為2011年AP中出現(xiàn)過左手線天線。(a)(b)其工作在751Mhz時電尺寸僅為0.14個波長。通過引入可變電容可以實現(xiàn)在一定的頻段內(nèi)調(diào)諧。這種設(shè)計思想也許可以在超寬帶帶外通帶了得到應(yīng)用。