基于铁氧体的左手材料的仿真与实验研究

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1、基于铁氧体的左手材料的仿真与实验艾芬北京科技大学TG335．6公开分类号：____________密级：______________O442１０００８ＵＤＣ：____________单位代码：______________北京科技大学硕士学位论文论文题目：基于铁氧体的左手材料的仿真与实验研究学号：_________________________S20050492作者：_________________________艾芬专业名称：_________________________材料学2007年12月19日北京科技大学硕士

2、学位论文基于铁氧体的左手材料的仿真与实验研究论文题目：艾芬作者：_________________________乔利杰教授北京科技大学指导教师：单位：论文提交日期：2007年12月19日学位授予单位：北京科技大学基于铁氧体的左手材料的仿真与实验研究SimulationandExperimentalResearchonLeft-handMaterialbasedonFerrite研究生姓名：艾芬指导教师姓名：乔利杰北京科技大学材料科学与工程学院北京100083，中国Candidate：AiFenSupervisor：Qia

3、oLiJieSchoolofMaterialsScienceandEngineeringUniversityofScienceandTechnologyBeijing30XueyuanRoad，HaidianDistrictBeijing100083，P.R.CHINA独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得北京科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的

4、同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。签名：___________日期：____________关于论文使用授权的说明本人完全了解北京科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵循此规定）签名：___________导师签名：___________日期：____________北京科技大学硕士学位论文摘要左手材料（Left-HandedMateri

5、al，LHM）是一种同时具有负介电常数和负磁导率的新型电磁介质，它有负折射系数、反向波、逆多普勒效应等迥异于传统材料的物理特性，由于在该材料中电磁波的电场方向、磁场方向与波矢方向呈左手坐标系，故被称作左手材料。自从2000年左手材料的负折射特性首次被实验证明以来，左手材料已迅速成为国际研究的热点课题之一。目前，左手材料大部分采用印刷电路板上制备金属线和开口谐振环（SRR）结构，利用金属图案设计实现左手特性。本论文将磁性功能材料-铁氧体引入左手材料之中，结合计算机模拟仿真和实验，研究了采用铁氧体的左手材料的电磁特性。本文首先

6、采用仿真计算了金属环线结构左手材料的微波电磁特性和影响因素，为进一步的仿真工作奠定基础。其次，本文提出将铁氧体作为金属环线结构的介质基板，利用其磁导率的外场调制特性实现可调左手材料。仿真计算结果显示，随基板材料介电常数或磁导率的增加，SRR的谐振频率向低频方向移动。按照仿真模型，实际制备出以超高频软磁铁氧体为基板的SRR结构，通过外加磁场改变基板的磁导率有效地调控了SRR的谐振频率，实现可调左手材料。实验结果与仿真计算很好吻合。该研究为可调左手材料的实现提供了一条简单易行的新方法，可推动可调左手材料微波器件的研究开发。最后

7、，本文模拟仿真了铁氧体与金属线复合结构的微波特性，其中负磁导率利用铁氧体的自身磁共振直接产生。采用Lorentz和Gyrotropic两种模型仿真铁氧体的共振型磁谱，并对这两种模型的适用性进行了对比。Lorentz模型适用于材料的各向同性的共振型参数的模拟仿真，例如铁氧体中的自然共振和畴壁共振。在铁磁共振条件下，铁氧体的磁导率各向异性，应用张量表示，因此应该采用Gyrotropic模型进行仿真计算。仿真结果显示金属线与Lorentz型磁介质复合不利于左手特性的产生，但金属线与Gyrotropic型磁介质复合可以产生显著的左

8、手现象。该研究对铁氧体/金属线复合结构左手材料的设计具有具体的指导意义。关键词：左手材料，仿真，可调，铁氧体，共振ii北京科技大学硕士学位论文SimulationandExperimentalResearchonLeft-handMaterialbasedonFerriteAbstractLeft-ha