电磁超介质及其应用PDF电子书下载

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 电磁超介质的研究进展 4

1.3 电磁超介质的发展展望 10

1.4 本书的组织 16

第一部分 左手材料 18

第二章 左手材料基本理论 18

2.1 引言 18

2.2 左手材料不违反麦克斯韦理论 19

2.3 边界条件 23

2.4 色散介质的熵 24

2.5 逆斯涅尔定律：负折射现象 27

2.5.1 折射率为何为负 27

2.5.2 逆斯涅尔定律 28

2.5.3 Fresnel系数 31

2.6 完美透镜 32

2.7 凸透镜的逆聚焦和凹透镜的逆发散现象 34

2.8 亚波长衍射 35

2.9 逆？erenkov辐射效应 39

2.10 逆多普勒效应 41

2.11 逆Goos-H？nchen位移效应 42

2.12 零折射率左手材料的特性 44

第三章 左手材料的构造 49

3.1 左手材料构造基础 49

3.1.1 等效负介电常数的产生方法 50

3.1.2 等效负磁导率的产生方法 54

3.1.3 Smith结构左手材料 60

3.2 对称环结构左手材料 62

3.2.1 对称环结构左手材料的分析 62

3.2.2 对称环结构左手材料的构造 65

3.3 Ω结构左手材料 67

3.3.1 Ω结构左手材料的构造 67

3.3.2 Ω结构左手材料的模型分析 69

3.3.3 全固态Ω结构左手材料 73

3.4 S结构左手材料 75

3.4.1 S结构左手材料的实验分析 77

3.4.2 S结构左手材料的理论分析 78

3.4.3 多通带左手材料 79

3.4.4 超宽带左手材料 83

3.5 随机结构左手材料 85

3.5.1 “古罗马石雕”随机结构左手材料 85

3.5.2 “北美地图”随机结构左手材料 86

3.5.3 随机双S结构左手材料 87

3.6 有源左手材料 89

第四章 左手材料的实验 91

4.1 棱镜折射实验 91

4.1.1 棱镜折射实验原理 91

4.1.2 棱镜折射实验装置 92

4.1.3 棱镜折射实验结果 93

4.1.4 棱镜折射实验的局限性 93

4.2 功率透射实验 94

4.2.1 功率透射实验原理 94

4.2.2 功率透射实验结果 95

4.2.3 功率透射实验的局限性 96

4.3 高斯波束位移实验 97

4.3.1 高斯波束位移实验原理 97

4.3.2 高斯波束位移实验结果 98

4.4 倏逝波放大实验 99

4.4.1 倏逝波放大实验原理 99

4.4.2 倏逝波放大实验结果 100

4.5 等效本构参数提取实验 101

4.5.1 S参数法 102

4.5.2 波导法 103

4.6 T型波导实验 105

4.6.1 T型波导实验装置 105

4.6.2 T型波导测量结果 105

第五章 左手材料的应用 108

5.1 反向波导定向耦合器 108

5.1.1 反向波导定向耦合器原理 108

5.1.2 反向波导定向耦合器的设计 109

5.1.3 反向波导定向耦合器的实验结果 110

5.2 左手材料在电磁波隐形中的应用 112

5.2.1 麦克斯韦方程组的坐标变换理论 113

5.2.2 控制电磁场方向的基本原理 116

5.2.3 笛卡儿坐标变换中材料特性的计算 120

5.2.4 电磁超介质实现电磁波的屏蔽 129

5.3 左手材料在天线中的应用 135

5.3.1 高指向性辐射的基本原理 136

5.3.2 左手材料平板天线的仿真 138

5.3.3 左手材料平板天线的实验结果 140

5.4 左手材料的应用展望 141

第二部分 复合左／右手传输线 144

第六章 复合左／右手传输线理论 144

6.1 左手传输线理论 144

6.1.1 左手传输线方程 145

6.1.2 行进的电压和电流 146

6.1.3 等效介电常数和等效磁导率 147

6.2 复合左／右手传输线理论 148

6.2.1 复合左／右手传输线方程 148

6.2.2 行进的电压和电流 150

6.2.3 等效介电常数和等效磁导率 156

6.2.4 平衡和非平衡情况下的特性分析 158

6.2.5 有耗情况下特性分析 161

6.3 复合左／右手传输线的LC网络 164

6.3.1 LC网络实现的基本原理 165

6.3.2 与传统滤波器的区别 167

6.3.3 传输矩阵法分析CRLH结构 168

6.3.4 CRLH的输入阻抗 183

6.3.5 CRLH的截止频率 185

6.3.6 CRLH传输线的色散特性 187

6.3.7 Bloch阻抗分析 193

6.3.8 不完全匹配特性分析 195

6.4 复合左／右手传输线的机理 198

6.4.1 负介电常数产生的物理机理 198

6.4.2 负磁导率产生的物理机理 201

6.4.3 负磁导率和负介电常数产生的物理机理 205

6.5 一维复合左／右手传输线结构的实现 206

6.5.1 设计流程 206

6.5.2 微带复合左／右手传输线的实现 208

6.5.3 复合左／右手传输线LC参数的提取 209

6.5.4 实验特性分析 212

6.6 复合左／右手传输线与本构参数之间的转换 214

第七章 二维复合左／右手传输线 216

7.1 二维复合左／右手传输线网络的特征值 216

7.1.1 特征值的通用矩阵形式 217

7.1.2 二维复合左／右手传输线的特征值 219

7.1.3 二维复合左／右手传输线的色散关系 221

7.2 传输矩阵法 225

7.2.1 传输矩阵法的基本原理 225

7.2.2 散射参数 226

7.2.3 电压和电流的分布 230

7.3 传输线矩阵模型法 235

7.3.1 无负载传输线网络的TLM模型 236

7.3.2 有负载CRLH传输线网络的TLM模型 239

7.3.3 介质特性与TLM模型参数的关系 241

7.3.4 TLM仿真实例：负聚焦现象 243

7.4 分布式二维复合左／右手传输线 244

7.4.1 二维复合左／右手传输线 245

7.4.2 传播特性和色散关系 247

7.4.3 LC参数的提取 251

7.4.4 二维CRLH传输线的实现 256

第八章 复合左／右手传输线的应用 263

8.1 双频器件 263

8.1.1 复合左／右手传输线的双频特性 264

8.1.2 λ／4阻抗变换器 267

8.1.3 无源器件例子：正交混合网络和Wilkinson功分器 272

8.1.4 非线性双频器件例子：双频正交亚谐波注入式混频器 278

8.2 带宽增强型器件 282

8.2.1 微波器件带宽增强的基本原理 282

8.2.2 环形耦合器 287

8.3 复合左／右手传输线耦合器 291

8.3.1 耦合线耦合器的基本理论 292

8.3.2 对称型阻抗耦合器 298

8.3.3 非对称型相位耦合器 309

8.4 负数阶、零阶谐振器 314

8.4.1 负数阶、零阶谐振器基本原理 314

8.4.2 LC网络的实现 316

8.4.3 负数阶、零阶谐振器的特性 317

8.4.4 电路仿真 321

8.4.5 微带线实现 322

8.4.6 零阶谐振天线 323

8.5 漏波天线 329

8.5.1 漏波辐射的基本原理 329

8.5.2 背射——端射漏波天线 334

8.5.3 电扫描漏波天线 340

第三部分 光子晶体 344

第九章 光子晶体简介 344

9.1 引言 344

9.1.1 基本概念 344

9.1.2 光子晶体与超介质 346

9.1.3 光子晶体的理论研究 348

9.2 光子晶体的基本特性 350

9.2.1 光子带隙特性 350

9.2.2 光子局域特性 351

9.2.3 光学特性 352

9.3 光子晶体的制备 353

9.3.1 物理方法 354

9.3.2 化学方法 355

9.4 光子晶体的应用 357

9.4.1 光子晶体在微波领域的应用 358

9.4.2 光子晶体在天线领域的应用 360

9.4.3 光子晶体在光学方面的应用 361

9.4.4 光子晶体在传感器中的应用 365

9.4.5 光子晶体的应用展望 365

第四部分 电磁超介质的仿真和设计 368

第十章 电磁超介质的仿真和设计 368

10.1 电磁超介质的仿真设计概述 368

10.2 Ansoft公司仿真工具简介 370

10.3 CRLH传输线漏波天线的仿真与设计 371

10.3.1 CRLH传输线单元初始参数的计算 372

10.3.2 CRLH传输线单元的色散特性 373

10.3.3 CRLH传输线单元的设计优化 375

10.3.4 Bloch阻抗分析 377

10.3.5 馈电网络设计 378

10.3.6 仿真结果 379

10.4 频率选择性表面的仿真 380

10.4.1 频率选择性表面的工程设计 381

10.4.2 基于Floquet模式法的有限元分析 382

10.4.3 频率选择性表面的仿真 384

参考文献 387