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基于SIW结构的复合左右手漏波天线的研究(3)

时间:2021-12-22 22:17来源:毕业论文
(a)右手定则;(b)左手定则 2。2 左手材料的基本理论依据 2。2。1 负有效介电常数 在自然界中,介电常数与磁导率二者都为负值的左手材质是不存在的

(a)右手定则;(b)左手定则

2。2 左手材料的基本理论依据

2。2。1 负有效介电常数

在自然界中,介电常数与磁导率二者都为负值的左手材质是不存在的,因此要制造出能 满足ε和µ为负的物质。

用 Drude 模型来表示等离子体的等效介电常数:

其中, wp 为等离子谐振频率,用公式表示为:

meff 0其中,e 表示电子电量,meff 表示电子质量,n 表示电子密度。从上式可以看出,当 W< wp , ε(ω)<0(产生负的等效介电常数);当 W> wp 时,ε(ω)>0(产生正的等效介电常数)。1996 年,Pendry 发现一种人造结构,即周期排列的细金属阵列,结构如下图 2。2,它可以实现负的 介电常数。

本科毕业设计说明书 第 5 页

图 2。2 周期性细金属线阵列结构

细金属线的半径为 r,两个细金属线之间的距离为 aa r ,电子密度 n 要用 neff 来代 替,公式如下所示:

假设电子的运动速度为,电流为 I ,那么由电磁感应原理可以得到距细金属线中心 R

的感应磁场公式为:

则磁场的矢量位分布为:

细金属线内单位长度的电偶极矩为:

2

因此求得电子质量的公式为:

则等离子谐振频率为:

谐振频率为0   ,由上式可知,当0    p 时,可以实现细金属线的有效介电 常数为负值,在实现介电常数为负的过程中,0 与 wp 起到很重要的作用。

2。2。1 负有效磁导率来,自,优.尔:论;文*网www.youerw.com +QQ752018766-

1999 年,Pendry 提出了一种结构,它可以实现负的磁导率,即开口电流环谐振器(SRR),

其示意图 2。3 所示。该结构由两个开口相反的同心环构成,开口谐振环类似于一个磁偶极子, 内环与外环之间产生电容,在某个方向产生负的磁导率。

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