电磁异向介质特性及微带天线应用

●目 录 章绪论 1 1.1 研究背景及意义 1 1.2 研究现状及进展 3 1.3 本书主要内容安排 10第二章均匀异向介质的特性分析 13 2.1引言 13 §2.2 媒质的分类 14 §2.2.1 各向同性媒质 14 §2.2.2 各向异性媒质 14 §2.2.3 双各向异性媒质 15 2.3 各向同性异向介质的奇特电磁特性 15 2.2.1 左手螺旋关系 15 2.2.2 频率色散特性 16 2.2.3 逆Snell定律 17 2.2.4 逆多普勒（Doppler）效应 18 2.2.5 逆Goos_Hanchen效应 19 2.3.6 逆切伦科夫（Cherenkov）辐射 20 2.3.7 完美透镜（Perfect Lens）效应 21 2.3 各向异性异向介质的电磁波传输特性 23 2.3.1 各向异性异向介质的色散方程 23 2.3.2 各向异性异向介质的分类 25 2.3.3 各向异性异向介质的电磁波传输特性 26 2.4 色散时域有限差分法 29 2.4.1 负材料参数的三种等效模型 29 2.4.2 异向介质材料的FDTD差分方程 30 2.4.3异向介质的FDTD仿真验证 33 2.5 均匀异向介质的应用举例 39 2.5.1 LHMPEC局域谐振模型 39 2.5.2 LHMPEC局域谐振模型的改进 40 2.5.3 开放式局域谐振模型 41 2.6 小结 42第三章非均匀异向介质特性及设计理论 44 3.1 引言 44 3.2 基于MPI技术的并行FDTD算法 44 3.2.1 并行FDTD算法区域划分 45 3.2.2 并行算法的软硬件平台及MPI函数 47 3.2.3 算例验证 48 3.3 非均匀异向介质的分析方法 50 3.3.1 圆环电磁cloak的基本模型 50 3.3.2圆环电磁cloak的FDTD差分方程 50 3.3.3 算例验证 53 3.3.4 COMSOL Multiphysics软件仿真 55 3.4 规则形状非均匀异向介质的解析设计方法 60 3.4.1 直角坐标系变换公式 60 3.4.2 曲线坐标系变换公式 62 3.4.3 曲线坐标系下媒质参数张量转换 64 3.4.4算例验证 70 3.5 不规则形状非均匀异向介质的数值设计方法 79 3.5.1 线性变换方程求解法 79 3.5.2 拉普拉斯方程求解法 80 3.5.3 泊松方程求解法 81 3.5.4Possion方程求解法的算例验证 81 3.6 小结 86第四章异向介质单元的结构设计 87 4.1 引言 87 4.2 负介电常数材料的设计理论 88 4.2.1 负介电常数的产生机理 88 4.3.2 ROD单元的色散特性 90 4.3 负磁导率材料的设计理论 91 4.3.1 负磁导率的产生机理 92 4.3.2 不同结构参数对磁导率的影响 94 4.3.3SRR单元的色散分析 97 4.4 双负材料设计理论 98 4.4.1 不同的组合方式 99 4.4.2NRW等效媒质参数提取方法 101 4.4.3实验加工与测量 103 4.5 基于“耶路撒冷十字”结构新型双负异向介质设计 106 §4.5.1 单元结构的等效谐振电路分析 106 §4.5.2 双负特性验证及结构参数分析 111 §4.5.3 新结构与其它结构性能比较 113 §4.6 小结 114第五章异向介质单元的局域谐振特性 115 5.1 引言 115 5.2 基于MBPE技术的广义谐振理论 115 5.2.1 基于模型的参数估计技术（MBPE） 116 5.2.2 电磁系统的广义谐振理论 116 5.3 基于分段插值MBPE技术的广义谐振理论 117 5.3.1 分段插值MBPE技术 117 5.3.2 数值验证 119 5.4 异向介质结构单元的局域谐振特性 123 5.4.1 SW结构传输系数及系统函数特性 124 5.4.2 SRR结构传输系数及系统函数特性 126 5.4.3 MTM结构传输系数及系统函数特性 128 5.5 小结 130第六章均匀异向介质的传输线实现 131 6.1 引言 131 6.2 CRLH复合传输线等效电路分析 131 6.2.1 CRLH复合传输线的等效电路模型 131 6.2.2 CRLH复合传输线的色散方程 132 6.3 一维CRLH复合传输线电路实现 134 6.3.1 一维CRLH复合传输线的典型微带实现结构 134 6.3.2 CRLH复合传输线的结构改进 135 6.3.3 数值仿真及实验验证 136 6.4 小结 138第七章均匀异向介质在小型化微带天线中的应用 139 7.1 引言 139 7.2 基于均匀异向介质的小型化微带天线模型 139 7.2.1 小型化一维相位补偿谐振腔模型 139 7.2.2小型化微带天线相位补偿腔体模型 141 7.3小型化微带天线设计 143 7.3.1 CSRR环结构及其等效媒质参数提取 143 7.3.2 基于CSRR环结构的微带天线设计 144 7.4 小结 146第八章均匀异向介质激励型宽带高增益贴片天线 147 8.1 引言 147 8.2 宽带高增益微带天线 147 8.2.1 天线设计与分析 147 8.2.2 仿真与实验 148 8.3 超宽带高增益贴片天线[119] 151 8.3.1 理论分析 151 8.3.2 天线的结构设计与分析 153 8.3.3 仿真与实验 154 8.4 宽带强定向性贴片天线 159 8.4.1 天线的结构设计与分析 159 8.4.2 仿真与实验 160 §3.4 小结 167第九章均匀异向介质覆层高增益微带天线 169 9.1 引言 169 9.2 X波段高增益微带天线[120] 169 9.2.1 理论分析 170 9.2.2 双屏FSS的设计与分析 171 9.2.3 天线的辐射性能 174 9.3 宽带高增益缝隙耦合微带天线 177 9.3.1 理论分析 177 9.3.2 FSS覆层设计 179 9.3.3 双贴片缝隙耦合微带天线设计 182 9.3.4 天线的辐射性能 184参考文献 196