左手结构及其在天线微波领域中的应用

《左手结构及其在天线微波领域中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、万方数据6第30卷第5期2008年5月现代雷达ModernRadarV01．30No．5May2008≤专家论坛)左手结构及其在天线微波领域中的应用胡明春(南京电子技术研究所，南京210013)【摘要】左手材料因其具有介电常数和磁导率同时为负值的电磁特性，近年来得到科学界的广泛关注。基于微带线等传输线结构所构成的左手材料与传统右手材料相比传输相移特性亦有不同，因此在天线微波系统中具有很大的应用潜力。文中介绍了这类左手传输结构的基本设计理论和性能特点，并对其在未来天线微波领域中的应用进行了探讨。【关键词】左手材料；微带传输线；天线；微波系统中图分类号：E8文献标识码：ALe

2、ft-handedMaterialsanditsApplicationinAntennaandMicrowaveFieldHUMing—chun(NanjingResearchInstituteofElectronicsTechnology，Nanjing210013-China)【Abstract】Left．handedmaterials(LHM)havebeeneoncemedinrecentyearsforitsspecialelectromagneticcharacteristicsofbethnegativepermittivityandpermeability

3、．Comparedwiththeconventionalright—handedtransimissionlines。thecompositeleft—handedmierostriplinescanprovideparticularphase-shiftingperformance．Inthispaper-thefundamentalofLHMisintroducedbriefly-andsomenovelapplicationsinantennaandmicrowavefieldarealsodiscussed．【Keywords】left．handedmateria

4、l；microstriptransmissionline；antenna；microwavesystem0引言随着雷达应用需求的不断扩展，作为关键部件的天线，尤其是主流的有源相控阵天线的发展日新月异。为适应现代雷达的高设计指标要求，新的解决方案、设计理论、材料以及微波器件正不断涌现，天线微波领域面临着新的技术革命。左手材料(kft-HandedMaterial，LHM)作为一种应用材料，可为天线微波领域提供更多的技术选择。LHM具有介电常数占与磁导率p同时为负值的电磁特性，这与自然界中的大多数材料(s与弘构造的材料空间如图1所示)有着直接的差异。电磁波在该介质中传播时，电

5、场强度、磁场强度与传播矢量三者遵循左手螺旋定则，因此存在负折射效应、逆多普勒效应、逆切仑科夫辐射和理想透镜等多种奇特物理现象⋯。2001年，美国麻省理工学院的Smith等人根据Pendry的理论模型及设计思想，首次制备出在微波波段同时具有负介电常数和负磁导率的材料，并通过实验观察到了负折射现象旧1。LHM由此引起了科学界的浓厚兴趣，对其基本理论和实验的研究正不断完善，其已成为近年来物理学和电磁学领域的研究热点。目前微波LHM的构造方式有2种：一种是金属线和开口谐振环的阵列结构，将金属丝阵列和裂环谐振·收稿日期：2008-03—11器阵列进行组合，构成谐振式的LHM‘21，

6、也称为异向介质。另一种是左手传输线结构，通过对复合左手传输线理论进行分析研究，利用微带结构或集总元件构建具备左手特性的有关器件或电路‘31，并由此应用到微波系统中。图1占和肛构造的材料空I司左手传输线以传输线设计理论为基础，采用类似于高通滤波器的拓扑结构，具有宽频带、低损耗的特点。采用微带线或集总器件设计的左手传输线不仅易于与其他电路器件结合使用，同时因其具有特殊的传输相移特性，现已被广泛研究用于天线微波领域，如天线、功分网络等H。51。万方数据第5期胡明春：左手结构及其在天线微波领域中的应用71左手传输线基本理论传输线理论作为一个有效理论工具长期被应用在基于普通材料(即

7、右手材料)的微波分析和设计领域。将传输线理论引入到对左手材料的研究，不仅为左手传输线的设计提供依据，同时也使得左手材料在工程技术层面上的应用有更为便捷的实现。1．1理想的左手传输线模型普通的右手传输线模型如图2a所示，该模型由一个单位长度的串联电感k和并联电容G所构成。在该模型的基础上，可进一步得出左手传输线模型帕J，如图2b所示，模型由一个倍元长度的串联电容C。和并联电感。构成，与右手传输线构成对偶关系。C，／A：乱右手传输线漠型b．左手传输线模型图2右手传输线和左手传输线模型表l右手传输线和左手传输线特性参数比较特性参数右