基于微带结构的新型混合左右手材料的研究.pdf

a叶截2010年第23卷第9期

ElectronicSci．&Tech．／Sep．15．2010

基于微带结构的新型混合左右手材料的研究

曹志，田晖
(1．南京邮电大学电子科学与工程学院，江苏南京210003；2．江西省电力公司信息通信中心，江西南昌330077)
摘要介绍了一种具有两个通带的新型混合左右手传输线。以及混合左右手材料传输线的传输特性和分析方
法。该左手材料(Left—HandedMetamaterials，LHMs)在通带内呈现介电常数和磁导率同时为负的特性，两个通带分别
出现在2．8GHz和5．8GHz处。通过仿真得到了色散曲线，折射率，等效介电常数和等效磁导率，从理论上验证了左
手特性的存在。
关键词左手材料；复合左右手；双左手频带；色散曲线
中图分类号TN62文献标识码A文章编号1007～7820(2010)09—018—04

ResearchontheNovelCRLH．TLBasedontheMicro-stripStructure

CaoZhi，TianHui
(1．CollegeofElectmnlcScienceandEngineering，NanjingUniversityofPost&Telecommunications，Nanjing210003，China；
2．InformationandCommunicationCenter，JiangxiPowerCompany，Nanchang330077，China)
AbstractThepapergivesanintroductiontoanovelcompositeright／left—handedtransmissionline(CRLH-rL)
meta—materialwithtwopassbandsaswellasitsoperationandanalysismethod．Inthismeta—material，thepermittivi—

tyandpermeabilityarebothnegative．ThetwopassbandsoftheCRLH一1．Lexistat2．8GHzand5．8GHz．respec-

tively．Simulationyieldsdispersioncurves，indexofrefraction，permittivityandpermeability，theoreticallyverif-

yingtheexistenceofleft—handedmetamaterials．

Keywordsleft—handed；quadband；backwardwaves；dispersioncurves

介电常数和磁导率是描述媒质电磁波传播特1967年，前苏联物理学家Veselago由Maxwell方
性的最基本的两个物理量。介电常数和磁导率对程及介质方程出发，理论研究了8和同时为负的材料
频率cc，的依赖特性分别称为介电色散和磁导率色散。奇异电磁响应行为。当8和同时>0时，电磁波的
当60接近于零时，媒质的和趋近于某个正值；波矢，电矢量和磁矢量口三者构成右手关系；
当tO接近于无穷大时，媒质的s和肛趋近于1；当频当￡和同时<0时，三矢量构成左手关系，且波矢
率介于两者之间，可以取任意值。根据s和的符与玻印廷矢量S=E×H的方向相反，即相速度¨』
号，理论上材料可以分为4类如图1所示。和群速度⋯方向相反。
左手材料有许多奇特的电磁特性，如逆Doppler
Ⅱ．I．频移、逆Cerenkov辐射、逆Snell折射，完美透镜
8<O，／．t>O：s>0，>0：
=√∈Ⅱ，n<0n：+∈R，n<0现象。

，^、厂^、，，、L+r
，1混合左右手材料的设计原理

—／^、厂^、／，、r无损耗传统传输线模型可以用一个串联电感和一
，
Ⅲ．Ⅳ．个并联电容来实现。因此，设想用一个串联电容和一
￡<O，上上<O：s>O，<O：
+^／∈R，n<0n=√∈1I，n<O个并联电感实现左手介质的传输线模型。图2所示纯
左手传输线可以表示成每单位长度串联电容G和每
图1介电常数和磁导率的象限图
单位长度并联电感G的组合。但是，在实现左手传

收稿日期：2009．12。l8输线的同时，不可避免地存在右手材料的寄生串联电
作者简介：曹志(1984一)，男，硕士研究生。研究方向：射感和并联电容c的效应。因此用来表示左手材料更
频元器件。田晖(1985一)，男，助理工程师。研究方向：通为一般的模型是混合左右手传输线模型【2j，如图3
信设备使用与维护。所示。

J8
曹志，等：基于微带结构的新型混合左右手材料的研究

输线理论等效电路模型的基础上，设计实现了基于
微带结构具有双左手频带的左手传输线结构模型