双负介质电磁参数测量方法研究

时域有限差分方法论文 双负介质论文 参数测量论文
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本论文详细比较了介质电磁参数测量的各种方法,进一步讨论了自由空间和波导中双负介质电磁参数测量的常用方法,利用时域有限差分(FDTD:Finite-Difference Time-Domain)方法,研究了电磁波不同极化情形下和周期单元结构不对称对双负介质电磁参数的影响。首先,介绍了目前常用的介质电磁参数测量的各种方法。讨论了各种测量方法的原理以及在均匀各向同性介质参数测量中的应用,比较了各种方法的优缺点和应用范围。其次,详细讨论了各向异性介质和具有特殊性质的双负介质的参数测量方法。从电磁波理论出发,以波导中介质参数的反演计算公式作为基础,给出了自由空间参数反演的NRW方法公式。利用周期边界条件,把双开口谐振环模型周期化,得到自由空间中无限大周期双负介质模型。应用周期结构FDTD方法计算了无限大介质板的S参数,并利用NRW方法反演得到周期双负介质的宏观等效相对介电系数和相对磁导系数。研究了双负介质的各向异性。反演了电磁波垂直于介质界面入射时,不同极化方向下该周期双开口谐振环的等效电磁参数,讨论了入射波极化角度变化对双负介质参数测量的影响。计算结果表明,当极化角度在某一特定范围内时,出现了双谐振带的情况,这说明简单的开口谐振环就可以是多通带左手材料。最后,为了能够更好的反应实际情况,将双负介质看成是非均匀结构,或者是分区均匀结构。先后研究了对称和不对称周期结构下,结构参数的变化对模型等效电磁参数的影响。反演结果表明能够通过模型的结构参数调整,使得等效介电常数和磁导率的谐振频率带相互重合。
摘要第5-6页
Abstract第6页
第一章 绪论第10-16页
    1.1 研究背景及意义第10-11页
    1.2 国内外研究现状与进展第11-13页
    1.3 双负介质简介第13-14页
    1.4 论文的研究内容及主要贡献第14-16页
第二章 介质参数测量方法简介第16-38页
    2.1 传输/反射法第16-22页
        2.1.1 同轴线法第17-18页
        2.1.2 波导法第18-20页
        2.1.3 半空间介质问题第20-22页
    2.2 开闭路同轴线法第22-26页
        2.2.1 短路方法第23-24页
        2.2.2 开路方法第24-25页
        2.2.3 相位误差修正第25-26页
    2.3 自由空间法第26-34页
        2.3.1 自由空间常用方法第26-29页
        2.3.2 减少测量误差的条件第29-31页
        2.3.3 自由空间改进方法第31-33页
        2.3.4 自由空间中的Breswster角方法第33-34页
    2.4 谐振腔法第34-36页
    2.5 本章小结第36-38页
第三章 自由空间双负介质的参数测量及反演第38-56页
    3.1 各向异性介质参数的测量第38-46页
        3.1.1 各向异性介质参数测量的正问题第38-41页
        3.1.2 各向异性介质参数测量的逆问题第41-46页
    3.2 开路环谐振器的电磁参数测量第46-50页
        3.2.1 有损耗谐振器的电磁参数测量第46-49页
        3.2.2 无损耗谐振器的电磁参数测量第49-50页
    3.3 双负介质参数的测量第50-55页
        3.3.1 波导中双负介质参数反演的NRW方法第50-53页
        3.3.2 自由空间双负介质参数反演的NRW方法第53-55页
    3.4 本章小结第55-56页
第四章 不同极化方向下双负介质电磁参数研究第56-70页
    4.1 自由空间中周期双负介质参数反演第56-65页
        4.1.1 周期双开口谐振环模型第56-57页
        4.1.2 周期双开口谐振环的FDTD方法第57-60页
        4.1.3 周期双开口谐振环的电磁参数第60-61页
        4.1.4 周期间距对电磁参数的影响第61-65页
    4.2 不同极化方向下的等效介电参数第65-68页
        4.2.1 极化方向对电磁参数的影响第65-67页
        4.2.2 多通带左手特性第67-68页
    4.3 本章小结第68-70页
第五章 非对称非均匀结构双负介质参数反演第70-76页
    5.1 对称结构双负介质参数反演第70-72页
        5.1.1 双开口环方金属丝的电磁参数第70-71页
        5.1.2 介质板厚度变化对介电参数的影响第71-72页
    5.2 非对称结构的介电参数研究第72-75页
        5.2.1 单侧有介质板的不对称结构第72-73页
        5.2.2 两侧都有介质板的不对称结构第73-75页
    5.3 本章小结第75-76页
结束语第76-77页
致谢第77-78页
参考文献第78-84页
作者在读期间的研究成果第84-85页
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