二维传输线媒质成像特性研究

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA博士学位论文DOCTORALDISSERTATION论文题目：二维传输线媒质成像特性研究学科专业：通信与信息系统指导教师：文光俊教授作者姓名：徐新河班学号：4分类号密级UDC注1学位论文二维传输线媒质成像特性研究(题目和副题目)徐新河(作者姓名)指导教师姓名文光俊教授电子科技大学成都(职务、职称、学位、单位名称及地址)申请学位级别博士专业名称通信与信息系统论文提交日期2009.3论文答辩日期2009.7.19学位授

2、予单位和日期电子科技大学答辩委员会主席评阅人2009年月日注1注明《国际十进分类法UDC》的类号ResearchonImagingPropertiesoftheTwo-DimensionalTransmission-LineMetamaterialMajor:CommunicationandInformationSystemsAdvisor:ProfessorWENGuang-junDoctor:XUXin-he独创性声明本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注

3、和致谢的地方外，论文中不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括为获得电子科技大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的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谢意。签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采取影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位

4、论文在解密后应遵守此规定)签名：导师签名：日期：年月日中文摘要中文摘要1968年，Veselago从理论上系统地研究了介电常数和磁导率同时为负的介质并预测了它们所具有的不同寻常的电磁特性，如逆斯涅尔定律(ReversedSnelllaw),逆多普勒效应(ReversedDopplereffect)和逆契仑可夫辐射(ReversedCerenkovradiation)等。由于在自然界没有这样的介质，Veselago的研究成果并没有引起人们的重视，直到最近，随着第一个人工负折射率微波媒质的实现，负折射率媒质已经成为国际电磁学界

5、和光学界一个引人注目的前沿研究领域。传统正折射率透镜是通过修正传播傅立叶成分的相位来实现电磁波的聚焦，然而，幅度衰减的倏逝傅立叶成分则被丢失了，这样就限制了传统透镜像的分辨率大约在一个波长。但是负折射率媒质板完美透镜不仅能够纠正传播傅立叶成分的相位也能恢复倏逝波的幅度，从而可以突破衍射极限对物体进行亚波长成像，极大地提高了透镜成像的分辨率。本文主要围绕二维负折射率传输线介质板完美透镜的边界阻抗匹配、一对L(电感)加载和C(电容)加载传输线介质板的隧道效应和成像特性、源嵌入负折射率传输线介质板内的透镜成像特性等方面展开研究，

6、主要研究工作以及取得的研究成果如下：1.首次利用微变等效电路方法分析了二维加载LC(电感电容)传输线媒质单元和未加载传输线媒质单元，获得了有助于设计这些媒质的色散特性。负折射仿真结果验证了该方法在分析二维传输线媒质特性方面是完全可行的。2．基于一般性二维分布网络的含源波动方程，首次详尽研究了二维加载LC传输线单元和未加载传输线单元的径向阻抗和电压分布，解决了负折射率传输线介质板完美透镜边界阻抗的匹配问题，为设计这类透镜系统提供了理论依据。并在此基础上提出了等效无穷大负折射率传输线介质板透镜的设计方法。3．基于平面电磁波在多

7、层介质中的传播理论，首次研究了一对L加载传输线和C加载传输线介质板并置在一起所具有的电磁特性。研究表明合适地选择这对介质板z方向的Bloch(布洛赫)阻抗，z方向的波数以及每一个介质板的厚度，平面电压波包括传播波和倏逝波在通过这样一对介质板的前后，电压波幅度、相位以及传播方向均不发生改变，这将直接导致亚波长虚像的形成。这种效果在像的重构，分辨的提高和近场成像等方面提供了一个未来潜在应用。-117-中文摘要4．提出了使用负折射率传输线介质板进行亚波长成像的新方法。分析了板内源产生的平面电压波与负折射率传输线媒质板的相互作用，

8、研究了源嵌入负折射率传输线介质板内的透镜成像特性，电路仿真和数值计算都显示板内离开源的倏逝波幅度随传播距离的增加而指数增大，这表明倏逝波参与了成像。关键词：左手媒质，负折射率，负介电常数，负磁导率，L加载传输线，C加载传输线，LC加载传输线，完美透镜，亚波长虚像-117-AbstractAbstract