人工电磁材料实验报告

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1、电孑科技尢学实验报告学生姓名：李玲学号：201222040439指导教师：杨宏春课程名称：微波通信专业学位综合实验1电孑科抜大学实验报告学生姓名：李玲学号：201222040439指导教师：杨宏春实验地点：科研楼707实验时间：第11周一、实验项目名称:人工电磁材料在微波无源器件中的应用(频域)二、实验原理：人工电磁材料通常是指口然界中不存在的，通过人丄制造n具有天然材料所不具备的特殊电磁性质的复合结构或复合材料。广义地，如果描述材料的一组主要参数中的一个或多个具有自然材料所不能达到的取值，且这些参数及其变化可以用来满足人们的某

2、种特殊电磁功能需求，那么，这些材料都可以成为人工电磁材料。例如，髙介电常数(广102量级)，适当电导率(T04J010),电磁带隙结构(ElectromagneticBandGap,EBG),光子晶体(PhotonicBandGap,PBG),负介电常数、正磁导率材料(EpsilonNegativeMaterial,ENG),正介电常数、负磁导率(MagneticNegativeMedia,MNG),左手材料(DoubleNegativeMaterial,DNG)等等人工合成材料，都可以称为人工电磁材料。人工电磁材料既可以是一种

3、人工合成的确定材料(如高介电常数、适当电导率材料等类型)，这些材料往往介电常数和电导率为正值，也称DPS(DoublePositiveMaterial)材料;也可以是在自然材料基础上,通过加工某种功能结构,使英电磁带隙、介电常数、磁导率等参数达到人们的某个预期取值，进而实现一些自然材料不能实现的功能。尽管人工电磁材料可以表现出各种各样的功能特征，但从物理实质上看，总是因为材料屮微观载流子运动环境(如势场、能带结构、散射与复合机制等)发生了变化，或使得电磁波传输函数发生改变，而这些变化可以宏观地归结为材料的一个或多个统计参数发生了

4、改变。因此，研究人工电磁材料的应用，既可从分析载流子微观运动规律的变化入手，也可从分析材料宏观参数变化的影响因素的“唯彖”研究方法着手。人工电磁材料在微波传输线［1-2］.微波器件［3・8］、天线、微波电路与系统屮有重要应用,也是近些年來无线通信技术中的热点研究课题之--。人工电磁材料在微波器件小型化、电磁储能、微波吸收、电磁隔离或导通、隐身、定向天线、表面波抑制、负折射、微纳光学、光通(阻)带等许多高新技术领域都有重要应用。三、实验目的：1•了解人工电磁材料的设计方法及其应川现状；2.掌握人工电磁材料基本单元结构的设计方法，并

5、将这些单元结构应用到微波无源器件设计中；3.掌握微波器件主要参数的实验测试方法，熟练使川测试仪器。四、实验内容：1.用示波器观察脉冲源发出的波形图；2.用示波器观察碟形天线发射后接收到的波形；3.分析接收波形的频谱。五、实验器材PCHFSS仿真环境，CST仿真环境，导线，铜丝若干，待测天线，衰减器，任意波形发生器，信号源，示波器，频谱仪。六、实验步骤：(1)实验仪器校准与测试电路连接⑷使用需防静电的实验仪辭吋，应穿戴好防静电服和防静电手套等，避免静电对昂贵实验仪器的损毁；(b)按射频信源/脉冲电源，宽带信号分析仪说明书校准或归零

6、实验仪器；(c)根据实验测试内容，按图连接好实验测试电路；(d)检查实验仪器或测试电路的接地是否良好；⑵信号源的频谱测试(a)按图测试冲激信号频谱时，应首先测试环境噪声信号频谱，并记录噪声信号频谱数据；(b)按图测试馈电信号频谱，并记录馈电信号频谱测试数据；(c)按图试输出信号频谱，并记录输出信号频谱测试数据；⑶微波器件S参数测试(□)按图测试微波器件S参数时，应首先测试环境噪声信号波形参数，并做实验记录；(b)按图测试微波器件S参数并记录波形参数的数据和图片文件；七、实验数据及结果分析：实验所得图形如卜•:TUEOCT1620

7、:30:192012AgilentTechnologies1.00V/■?：＞?1.3082.008/停止JII1.65V邸僅血1)：_4・29V■頻率(1):780MHz]I/O*文快弯高斯信号源发出的信号为-•阶高斯脉冲信号，经碟形大线发射后，再由同样的大线接收后的波形发生了一定的变化，这主要是山于空间的噪声以及反射造成的，另外，天线接收到信号的强弱还与天线的位置和方向冇关，这主要是由计划方向决定的。木实验对接收到的信号进行了频谱分析，上图是采用示波器显示出的接收到的信号波形，然后利用示波器里血的程序进行FFT变化，然后将其

8、频谱在示波器中显示出來。图中深颜色的线表示接收犬线接收到的时域波形图，红色表示其频谱变化，我们可以看出其频谱图和我们直接在Matlab中对高斯脉冲信号进行傅里叶变化得到的图形很相似，只是不是很光滑，这是山噪声造成的。八、总结及心得体会通过此次的实验，了解了有关人