左手材料综述.doc

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1、左手材料综述由于自然界屮的介电常数和磁导率一般都为正值，因此之前人们关于电磁场的研究都局限在传统的电磁理论中。近年来随着周期性排列的几何材料的出现使得左手材料成为了电子行业研究的热点。这些周期排列的几何结构可以使得等效的介电常数和磁导率为负值。这种双负的特性使得电磁场在其屮的传播出现了新的特性，合理的将这些结构移植到传统的应用中可以得到我们所期望的效果。基本原理：由麦克斯韦方程组和本构关系得出的无源波动方程如下：V2E+^2E2=0具屮R2=ars/j,我们知道平面电磁波的电场与磁场如一F:卩（7）=瓦严忖

2、（7）=瓦戶：为保证电磁场的传播k为实数，则介电常数与磁导率必须同号。当它们同为负时，电场，磁场与波矢成左手螺旋关系。这使得左手材料中的相速与能速是反向的。基本特性：1,负折射特性为满足边界条件，左手材料表现出了负折射效应3・,O1,逆多普勒效应同传统介质不同，左手材料屮的电磁波表现出了逆多普勒效应。简而言之，当波源朝观察者走近时，观察者接受到的频率变低了,背道而驰时却变高了。2,逆切伦科夫辐射当带电粒子在介质中匀速运动的速度大于介质屮的光速时，周围介质中出现诱导电流形成的次波相互干涉产生电磁波向外辐射。传

3、统材料左手材料实现结构:周期排列的金属谐振环产生负磁导率nr29兀厂317T7/oa>2Cr3通过合理的选择参数可以实现双负的特性一维结构：复合左右手传输线:6zegII等效介电常数和磁导率=莎=4_矗研究现状及难点目前的研究主要还在理论的深化阶段。其中研究又在微波频段以实验现象和测量分析为主，而现有的材料对电磁波的响应有明显的各向异性，而且带宽窄损耗大而限制了应用范围。在天线与微波类文献上有少数文献己经把一维的复合左右手结构应用到天线，滤波器的设计当中。其中在减少天线和电路的尺寸上有明显的应有。利用左手

4、材料中电磁波的反切仑科夫辐射可用着后向波辐射天线。下图所示为利用复合左右手传输线构成的一种行波天线，通过变容二极管改变传输线的色散特性来实现波束扫描。卜•图所示为复合左右手传输线构成的微带天线两片天线工作于同一频率，但是左手加载天线的贴片尺寸明显小于传统的半波贴片天线。以下为2011年AP中出现过左手线天线。(a)(b)其工作在751Mhz时电尺寸仅为0.14个波长。通过引入可变电容可以实现在一定的频段内调谐。这种设计思想也许可以在超宽带带外通带了得到应用。