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宽频带负介电常数和双负在x波段波导中的鱼网状超材料

1. 引言

过去十年，应用超材料的兴趣（MTMS）爆炸性增长；超材料是一种具有电磁性质的材料，而不是自然界中容易获得的。在某些条件下，这些材料提供了同时负介电常数以及在一定频率范围内的渗透性Snele定律（负折射率）的反转多普勒效应与Cerenkov效应峰。根据介电常数的负值（实部），渗透性（实部），或两者，超材料可以归类为ε负（EN），MU负。（MNG）和/或双负（DNG），呈现由VESELAGO首次提出的左手超材料（LHM）〔1〕。常规材料具有介电常数和在所有频率范围内渗透率也大于零。它们被称为双阳性（DPS）。他们变成非常理想的设计和制造MTMs可以根据它们的可能实现这些属性在不同的工程和科学领域中的应用。超材料被设计成使用电介质作为主机和金属。安全壳，已经被制造，然后被测试集中在不同的期刊安排形式[ 2，3]。最近，鱼网结构吸引了一个巨大的POTEN。TiAl在负折射研究中的应用首次在3D光学MTM [ 4, 5 ]中显示索引。基本上，获得负磁导率的策略是创造令人兴奋的圆形电流，可以产生强大的磁共振，同时期待产生电等离子体响应的负介电常数添加连续导线。负折射时指数与负渗透性不一致，大部分为鱼网结构研究集中于特征化并对它们的磁共振进行建模[6,9]。

二维周期结构的色散图通过计算本征共振频率产生的模式，给出微分方程解模拟单个MTM单元中的字段。然而，不同限幅表面波获得的带隙沿不可约布里渊区的等高线所提出的MTM结构的无限阵列将取决于多个超材料阵列是如何产生的。因此，只有色散关系才能获得。通带和带隙在频率上的精确位置光谱。

这项研究提出了两个案例的MTMs。第一个是宽带（负）介电常数（EN），而第二个是双负（DNG）。两种情况都是电磁行为表现在-参数数值和实验研究。模拟实验结果吻合较好。

在（8—12）GHz X波段，而介电常数渗透率和折射率特性均为提取来解释MTM细胞的行为。这个拟议的MTM（鱼网蘑菇状）制造和仔细斟酌的。将所得结果与SIMU进行了比较。CSTMWs模拟的结果程序〔10〕。给出的注释以及Nicolson罗斯-威尔（NRW）程序被认为是获得设计MTM结构的性质及有效性材料参数〔11, 12〕。

1. 电磁带隙的特性（EBG）结构

2.1。单元电池设计。提出的超材料EBG单元由4.5 mm侧边的方形基板构成的单元

厚度1.6毫米。具有介电常数的FR－4环氧树脂 = 4.3和损耗正切＝（0.025）被选择来表示基板材料。金属形状印在基片正面由方形贴片组成由两个中心环连接而成侧面像一张网。直径为0.5毫米的圆柱形通孔。也位于单元单元中心，如图1（b）所示，通过广场上的补丁和地面规划侧面连接。导电铜=选择涂层厚度为0.017 mm。如图1（a）所示的打印单位晶胞尺寸。表1中提到了参数。

表1：EBG单元电池的结构尺寸。

2.2。弥散图本文陈述的概念假设波传播方向相同。单位细胞周期的方向。空间谐波共享不同的群速度，即使它们有不同相速度不能单独发生。每一个谐波不满足边界条件。周期结构，但它们的总和是这样的。因此，求和被认为是相同的模式。因此，通过模拟单个提出的EBG单元单元结构利用CSTMWS实现无限周期结构模型本征模模拟器。

EBG的带隙特性示于图2。我们阐述了第一个领域的思想。模式是TM占主导地位，以零频率开始，以及本征频率随波数增加，达到最大频率8.45 GHz。它也降低了以下光线降到一定的频率。第二种模式以更高的频率开始并持续增加。在真空的光速下的斜率，它由A

直线。这个特殊的带隙接近4 GHz。结构（8.45～13.15 GHz），与以前的结构相比在相同的舞台上实现较少的带隙的设计〔13, 14〕。

2.3。阵列结构设计与仿真设置。这个模拟包括所提出的单位单元，并且是有序的。通过改变不同的阵列排列（15），像1times;8细胞阵列和3times;8，4times;8，和6times;8细胞阵列。这些布置在两个波导端口之间：方向，以模拟参数和获得复叠特征参数与带隙效应异物质的量变化是如此。

凝聚态物理的研究进展

图3：EBG阵列仿真设置实现带隙

测量。（a）EBG表征原理；（b）波导

边界条件

应用EBG对EBG进行仿真分析。样品通过表面波传播测量（3）（a）中的设置程序3（b）。

此外，微波端口设置在轴侧，作为发射机生成的哪一个端口电磁波与第二端口AS接收器。这些边界条件是按顺序选择的。定义波导结构（图3（b））。此外，A完美磁边界条件（PMC）设置在--无限周期重复的方向八EBG的方向与理想的电边界条件（PEC）被设置在方向上，考虑到地平面放置在EBG结构的下侧和开放的边界在方向上设置端口。

1. 结果与讨论

为了适应WR-90 DIMEN的实验原因减小失准实验持续时间如制造样品板的位置、阵列4times;8排列的选择和制作如图所示在图4（a）中，图4（b）显示了实验示意图。

反射系数S₁₁、透射系数S₂₁和复叠特征参数均为负值。指数，而介电常数和渗透率在X波段频率范围。仿真结果显示结构设计成功，即：仿真与实验数据一致是有可能的。

实验步骤如下：第一，WR-90波导与输入和输出端口相连。通过两个同轴探头的网络分析仪，以及对网络分析仪进行了校准。第二，制作样品固定在WR—90波导的中心；所有金属所使用的部分与波导内壁没有连接。介电基板厚度选择为薄如可以减少介电损耗。选定结构优化优化目标的尺寸已被证明X波段竞技场的双负性能〔11, 12〕。

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图4：（a）制作的4times;8排列样品；（b）实验装置示意图表示。矢量网络分析仪。

参照第2.2节中描述的方法，表面波在电路板上传播和传播被检测和反射的振幅和相位

并测量传输数据。图5（a）显示SIM -被测和测量的参数数据它们之间的结构很好地吻合。

实验和模拟结果表明：测量和测量之间的微小偏差的差异针对制造津贴的模拟数据，这与PCB制造和收集过程有关。介电FR4色散的质量作为子斯特拉特同样，错位实验持续时间作为所制造的样板的位置，不能被忽视的港口容器位置和损失特征材料被认为是错误的另一个根源。论另一方面，测量精度的范围可以是通过结果之间的收敛性来说明实验和模拟结果。

所得研究的有效参数结构材料基于有效的均质当结构周期性出现时的介质远小于PROPAA中的传播波长指导方向。实验的超材料被处理。作为一个LHM在10.95和11 GHz之间的区域，以及传输峰值为10.975 GHz。很明显声明选择考虑的边界条件设计为无限均匀材料的结构某一区域导致频率观测〔14〕，其中检索方法的应用会导致介电常数和磁导率同时是否定的。

材料参数采用NRW法计算在图5（a）和5（b）中提取和呈现。如图所示，超材料结构在所有X波段同时呈现负介电常数。10.950～11 GHz频带内的负磁导率其中覆盖了高波段传输峰。不顾负折射率，宽带包括所有X波段（见图5（b））和那种类型的NYGA-折射率不支持左手（LH）行为。正如前面提到的，表示单负性（SNG）只发生负值，介电常数的真实部分。因此，两者都是单一的负（SNG）（介于8 GHz和10.95 GHz之间，介于11和11之间）

和12 GHz和双负（DNG）（10.95 - 11千兆赫）LH区域特征得到了真实的支持。负折射率的一部分〔16, 17〕。由于电场与铜件的连接及因在连续导线情况下的带材，PiMITIV-表现出一种粗鲁的行为。此外，渗透率表现出Lorentz式的行为，通过强烈的共鸣磁性谐振器中的磁场响应条件。

图6（a）和6（b）示出了模拟传播EBG 4times;8存在下的表面波和电流结构。从这些模拟中可以看出，当表面电流从（端口1）侧沿方向产生。然后通过EBG结构相对侧（端口2）。

在图6（a）中，具有工作频率的EBG结构。频带-单负（SNG）（在8和10.95 GHz之间）在11和12 GHz之间）。正如预期的那样，图2所示的带隙效应不支持任何带内频率的波传播

缩小和减少痛苦。另一方面，图6（b）演示LHM在10.95和11 GHz和作为LHM行为的结果EBG结构表面存在导致对称分布。从端口1到端口2的表面电流。

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图5：模拟和测量结果的比较。（a）鱼网蘑菇状MTMSrsquo;参数。（b）检索特征参数

1. 总结

在这项研究中，提出的鱼网蘑菇状MTM是制作和测量，得到的结果是COM。

与仿真结果相吻合。MTMS有两种情况，第一个是（宽带）负介电常数。（介于8和10.95千兆赫之间，介于11和12千兆赫之间）第二个是双负（DNG）10.95和11 GHz，LH区域；和10.975 GHz表示。作为传输峰）。电磁行为所述的实例用参数表示。数值和实验的X波段竞技场。这个本研究的价值提出了这种结构的事实。可用于宽带（EN）应用，如高效电小天线增强应用双负性天线和雷达散射截面（RCS）属性增强应用程序〔18—21〕。

竞争利益

关于本文的发表作者宣称没有利益冲突。

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图6：（a）示出SNG区域中10 GHz的表面电流的模拟传播。（b）显示模拟传播在DNG（LHM）区域的9.975 GHz的表面电流。

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