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带缺口梯形电磁超材料结构仿真设计及验证*摘要：文章基于传统SRR/MW结构设计出一种带缺口梯形超材料模型通过电磁仿真软件HFSS提取的反射-传输参数并通过经典反演算法反演出等效电磁参数反演结果显示该超材料结构满足在7.08GHz～7.21GHz频段内等效介电常数和等效磁导率同时为负的性质。关键词：超材料；梯形；HFSS；等效电磁参数引言自从Veselago于1968年从理论上提出了超材料（MTM）的概念以来超材料因其自然界常规材料所不具备的特殊电磁特性而越来越吸引着物理学界和材料界的广泛重视[1]。Pendry等因其创造性地设计出由开口谐振环和金属纤维的复合结构设计即经典SRR/MW模型[2]成为后续各种改进超材料结构的原始基础。文章基于传统SRR/MW的思路设计出一种新型带缺口梯形超材料模型并通过仿真和等效参数提取验证其满足超材料频段的性质。该模型几何结构简单利于加工制造是实用超材料模型的良好选择方案。1超材料结构设计超材料结构如图1所示介质板采用环氧玻璃布层压板介质板沿X轴方向长度为14mm沿Z轴方向高度为16mm沿Y轴方向的厚度为1.6mm。其中内外等腰梯形的宽度均为0.5mm外梯形的上底为12mm下底为16mm；内梯形的上底为6mm下底为10mm。在内外等腰梯形的上底边上都有一个长为1mm宽为0.5mm的长方形缺口在内外梯形的缺口处的凸起部分为正方体其中长宽都为0.5mm厚度为0.1mm。此外金属条蚀刻在介质基板的另外一侧（背面侧）其长为14mm宽为1.6mm。2传输-反射参数仿真采用电磁仿真软件AnsoftHFSS对该模型进行仿真。最终可得出反射参数（S11）曲线图和传输参数（S21）曲线图如图2所示。从图中可以看出在7.17GHz频点左右超材料的通透性较好S11和S21呈大致相反的相关关系可以初步推断该频点周围具有超材料性质。3反演参数提取为验证所提出的梯形型结构具备超材料性质需要提取其有效电磁参数采用NRW反演算法提取该超材料的等效介电常数和等效磁导率是一种被广泛认可的有效方法[3]。图3给出了等效介电常数和等效磁导率实部从图中可以看出在7.08GHz～7.21GHz频段内实现了超材料的等效介电常数和等效磁导率的实部同时为负验证了所提出的梯形模型为超材料结构。4结束语文章通过对传统SRR/MW超材料结构进行改进设计出一种带缺口梯形超材料模型。反演法结果验证了该结构存在超材料频段的预期。参考文献[1]V.G.Veselago.Theelectrodynamicsofsubstanceswithsimultaneouslynegativevaluesofεandμ[J].Sov.Phys.Usp：196810：509[2]J.B.Pendry.NegativeRefractionMakesaPerfectLens[J].PhysicalReviewLetters：200085（18）：3966-3969.[3]SMITHDR.ElectromagneticparameterretrievalfromInhomogeneousmetamaterials[J].PhysicalReviewE：200571（3）：036617.作者简介：陈放（1991-）男四川人硕士研究生研究方向：概率工程设计。