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第1章 绪论1

1.1 研究背景及意义1

1.2 研究现状及进展2

1.3 本书主要工作及内容安排8

第2章 均匀异向介质的特性分析10

2.1 引言10

2.2 媒质的分类10

2.2.1 各向同性媒质11

2.2.2 各向异性媒质11

2.2.3 双各向异性媒质11

2.3 各向同性异向介质的奇特电磁特性12

2.3.1 左手螺旋关系12

2.3.2 频率色散特性12

2.3.3 逆Snell定律13

2.3.4 逆多普勒效应14

2.3.5 逆Goos-Hanchen效应15

2.3.6 逆切伦科夫（Cherenkov）辐射15

2.3.7 完美透镜（Perfect Lens）效应16

2.4 各向异性异向介质电磁波传输特性17

2.4.1 各向异性异向介质的色散方程17

2.4.2 各向异性异向介质的分类19

2.4.3 各向异性异向介质中电磁波传输特性20

2.5 色散时域有限差分法22

2.5.1 负材料参数的三种等效模型22

2.5.2 异向介质材料的FDTD差分方程23

2.5.3 异向介质的FDTD仿真验证25

2.6 均匀异向介质的应用30

2.6.1 LHM/PEC局域谐振模型31

2.6.2 LHM/PEC局域谐振模型的改进32

2.6.3 开放式局域谐振模型33

2.7 小结34

第3章 非均匀异向介质特性及设计理论35

3.1 引言35

3.2 基于MPI技术的并行FDTD算法35

3.2.1 并行FDTD算法区域划分35

3.2.2 并行算法的软硬件平台及MPI函数37

3.2.3 算例验证37

3.3 非均匀异向介质分析40

3.3.1 圆环电磁cloak的基本模型40

3.3.2 圆环电磁cloak的FDTD差分方程40

3.3.3 算例验证43

3.3.4 COMSOL Multiphysics软件仿真44

3.4 规则形状非均匀异向介质解析设计方法48

3.4.1 直角坐标系变换公式48

3.4.2 曲线坐标系变换公式50

3.4.3 曲线坐标系下媒质参数张量变换关系51

3.4.4 算例验证58

3.5 不规则形状非均匀异向介质数值设计方法65

3.5.1 线性变换方程求解法66

3.5.2 拉普拉斯方程求解法66

3.5.3 泊松方程求解法67

3.5.4 泊松方程求解法的算例验证67

3.6 小结71

第4章 异向介质单元的结构设计72

4.1 引言72

4.2 负介电常数材料的设计理论72

4.2.1 负介电常数的产生机理72

4.2.2 ROD单元的色散特性74

4.3 负磁导率材料的设计理论75

4.3.1 负磁导率的产生机理76

4.3.2 不同结构参数对磁导率的影响78

4.3.3 SRR单元的色散特性80

4.4 双负材料设计理论82

4.4.1 不同的组合方式82

4.4.2 NRW等效媒质参数提取方法84

4.4.3 实验加工与测量85

4.5 基于“耶路撒冷十字”结构新型双负异向介质设计88

4.5.1 单元结构的等效谐振电路分析89

4.5.2 双负特性验证及结构参数分析92

4.5.3 新型“耶路撒冷十字”单元结构宽带特性95

4.6 小结95

第5章 异向介质单元的局域谐振特性96

5.1 引言96

5.2 基于模型的参数估计技术的广义谐振理论96

5.2.1 MBPE96

5.2.2 电磁系统的广义谐振理论97

5.3 基于分段插值MBPE技术的广义谐振理论98

5.3.1 分段插值MBPE技术98

5.3.2 数值验证99

5.4 异向介质结构单元的局域谐振特性102

5.4.1 SW结构传输系数及系统函数特性103

5.4.2 SRR结构传输系数及系统函数特性105

5.4.3 MTM结构传输系数及系统函数特性107

5.5 小结108

第6章 均匀异向介质的传输线实现109

6.1 引言109

6.2 CRLH复合传输线等效电路分析109

6.2.1 CRLH复合传输线的等效电路模型109

6.2.2 CRLH复合传输线的色散方程110

6.3 一维CRLH复合传输线电路实现112

6.3.1 一维CRLH复合传输线的典型微带实现结构112

6.3.2 CRLH复合传输线的结构改进112

6.3.3 数值仿真及实验验证113

6.4 小结115

第7章 均匀异向介质在小型化微带天线中的应用116

7.1 引言116

7.2 基于均匀异向介质的小型化微带天线模型116

7.2.1 小型化一维相位补偿谐振腔模型116

7.2.2 小型化微带天线相位补偿腔体模型117

7.3 小型化微带天线设计119

7.3.1 CSRR环结构及其等效媒质参数提取119

7.3.2 基于CSRR环结构的微带天线设计120

7.4 小结122

第8章 均匀异向介质激励型宽带高增益贴片天线123

8.1 引言123

8.2 宽带高增益微带天线123

8.2.1 天线设计与分析123

8.2.2 仿真与实验124

8.3 超宽带高增益贴片天线[119]126

8.3.1 理论分析126

8.3.2 天线的结构设计与分析128

8.3.3 仿真与实验128

8.4 宽带强定向性贴片天线133

8.4.1 天线的结构设计与分析133

8.4.2 仿真与实验133

8.5 小结140

第9章 均匀异向介质覆层高增益微带天线141

9.1 引言141

9.2 X波段高增益微带天线[120]141

9.2.1 理论分析142

9.2.2 双屏FSS的设计与分析143

9.2.3 天线的辐射性能145

9.3 宽带高增益缝隙耦合微带天线147

9.3.1 理论分析148

9.3.2 FSS覆层设计149

9.3.3 双贴片缝隙耦合微带天线设计152

9.3.4 天线的辐射性能153

9.4 小结157

总结与展望158

附录160

参考文献183