【正文】 (24) (25) (26)其中t代表切向分量，n代表法相分量。逆多普勒效應(yīng)有著廣泛的應(yīng)用前景，可用于制備小型化、價(jià)格便宜、產(chǎn)生千兆赫高頻電磁脈沖的裝置。本文研究了微波網(wǎng)絡(luò)散射矩陣的計(jì)算，利用仿真軟件Ansoft HFSS設(shè)計(jì)環(huán)形混合電橋，進(jìn)而很好的理解和掌握微波集成傳輸線(xiàn)的傳輸特性、微波元器件的端口特性、耦合器的參數(shù)等相關(guān)內(nèi)容。微波的傳統(tǒng)應(yīng)用是雷達(dá)和通信，這是微波作為信息載體的應(yīng)用。主要技術(shù)指標(biāo)有方向性、駐波比、耦合度、插入損耗。本人授權(quán)　　 　 　大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。隨著航空和航天技術(shù)的發(fā)展，要求微波電路和系統(tǒng)做到小型化、輕量化和性能可靠，于是出現(xiàn)了帶狀線(xiàn)和微帶線(xiàn)?，F(xiàn)在雷達(dá)大多數(shù)是微波雷達(dá)，利用微波工作的雷達(dá)可以使用尺寸較小的天線(xiàn)，來(lái)獲得很窄的波束寬度，以獲取關(guān)于被測(cè)目標(biāo)性質(zhì)的更多的信息。經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，HFSS以其無(wú)以倫比的仿真精度和可靠性，快捷的仿真速度，方便易用的操作界面，穩(wěn)定成熟的自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)剖分技術(shù)使其成為高頻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首選工具和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于航空、航天、電子、半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)、通信等多個(gè)領(lǐng)域，幫助工程師們高效的設(shè)計(jì)各種高頻結(jié)構(gòu)，包括：射頻和微波部件、天線(xiàn)和天線(xiàn)陣及天線(xiàn)罩，高速互連結(jié)構(gòu)、電真空器件，研究目標(biāo)特性和系統(tǒng)部件的電磁兼容電磁干擾特性，從而降低設(shè)計(jì)成本，減少設(shè)計(jì)周期，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。世界各地的研究人員正在研究用于材料非破壞性實(shí)驗(yàn)的高頻系統(tǒng)，但傳統(tǒng)千兆赫電磁波發(fā)生器不僅笨重、成品高昂，且產(chǎn)生的頻寬較窄。由折射定律 (27)可知，當(dāng)介質(zhì)1是正常材料，而2是左手材料時(shí)，即 (28)時(shí)，界面上的EH的平行分量的方向是一致的，而垂直分量的方向卻反了過(guò)來(lái)，再加上在介質(zhì)2內(nèi)k,E,H三者遵守左手定律，因而在界面上就會(huì)發(fā)生反常的折射：折射光與入射光出現(xiàn)在界面法線(xiàn)的同一側(cè)。但如果介質(zhì)2為左手材料時(shí)，且|n2|n1時(shí)，也會(huì)發(fā)生全反射，此時(shí)的反射光束同樣在界面上發(fā)生側(cè)向位移，但是位移的方向與入射波波矢量的平行分量反向，這主要是因?yàn)樽笫植牧系呢?fù)相速的緣故，該現(xiàn)象就被稱(chēng)為逆GoosHanchen位移效應(yīng)。但在左手介質(zhì)中，由于能量的傳播方向與相位的傳播方向正好相反，因而輻射將背向粒子的運(yùn)動(dòng)方向發(fā)出，輻射方向形成一個(gè)向前的錐角，這就是逆Cerenkov輻射效應(yīng)。材料世界從此翻開(kāi)新的一頁(yè)。Pendry 研究發(fā)現(xiàn)周期性排列的導(dǎo)電金屬線(xiàn)對(duì)電磁波的響應(yīng)與等離子體對(duì)電磁波的響應(yīng)行為極為相似，通過(guò)此種方法獲得介電常數(shù)ε為負(fù)的材料，從此人們開(kāi)始對(duì)這種材料投入研究興趣。圖31 　周期排列的金屬線(xiàn)結(jié)構(gòu) 新世紀(jì)初左手材料問(wèn)世引起矚目2000 年，美國(guó)Smith 等首次利用開(kāi)口諧振環(huán)（SRR）和電諧振器（如開(kāi)口金屬線(xiàn)）組成的陣列實(shí)現(xiàn)了“雙負(fù)”材料?！蹲匀弧冯s志發(fā)表文章，描述了電磁波在兩維光子晶體中的負(fù)折射現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。2004年，國(guó)際學(xué)術(shù)界開(kāi)始出現(xiàn)中國(guó)科學(xué)家的身影。同年，加拿大多倫多大學(xué)的科學(xué)家制造出一種左手鏡片，其工作原理與具有微波波長(zhǎng)的射線(xiàn)有關(guān)，這種射線(xiàn)在電磁波頻譜緊鄰無(wú)線(xiàn)電波。在光通信控制技術(shù)方面，此前的研究熱點(diǎn)是硅微細(xì)線(xiàn)光導(dǎo)波路及光子結(jié)晶，而此次LHMs的開(kāi)發(fā)成功，則提供了一種全新的光控方法。這是首次利用化學(xué)方法制備左手材料，對(duì)左手材料的發(fā)展起到了巨大推動(dòng)作用。能否通過(guò)單一結(jié)構(gòu)同時(shí)實(shí)現(xiàn)“雙負(fù)”？國(guó)內(nèi)研究者進(jìn)行了嘗試。通過(guò)模擬與測(cè)試，單一結(jié)構(gòu)中能同時(shí)出現(xiàn)電諧振和磁諧振，并且由于諧振負(fù)區(qū)的重合而形成“雙負(fù)”區(qū)域。2009年9月，趙曉鵬研究組制備出藍(lán)光波段左手材料。微波器件的種類(lèi)繁多，按導(dǎo)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分類(lèi)，可分為波導(dǎo)型、同軸線(xiàn)型、微帶線(xiàn)型等；按工作波形分類(lèi)，可分為單模元件和多模元件；按功能分類(lèi)，分為：匹配元件、連接元件、定向耦合元件、濾波元件、衰減與相移元件、諧振器等。這主要是由于微波電路傳輸?shù)氖码姶挪ǘ皇堑皖l電路的電壓和電流。傳統(tǒng)制作微波器件方法是手工計(jì)算與實(shí)驗(yàn)調(diào)整相結(jié)合。微波系統(tǒng)的設(shè)計(jì)越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)電路的性能要求越來(lái)越高，電路的功能越來(lái)越多，電路的尺寸要求越做越小，而設(shè)計(jì)周期越來(lái)越短，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)不能滿(mǎn)足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需要，使用微波EDA軟件進(jìn)行微波元器件與微波系統(tǒng)的設(shè)計(jì)已經(jīng)成為微波電路設(shè)計(jì)的必然趨勢(shì)。定向耦合器是微波系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的元件：它是一種具有方向性功率分配器。定向耦合器常用于對(duì)規(guī)定流向微波信號(hào)進(jìn)行取樣。參數(shù)說(shuō)明：耦合度：當(dāng)其余端口接匹配負(fù)載時(shí)，耦合端輸出功率與主線(xiàn)輸入功率之比。同樣，在耦合器上標(biāo)注的功率是指輸入端口的最大輸入功率，輸出口和耦合端口不能用標(biāo)注的最大功率輸入。振幅為a1的入射波，攜帶功率P1由端口1輸入，經(jīng)小孔①耦合，在副波導(dǎo)中激勵(lì)起向左右方向傳輸?shù)膬蓚€(gè)波，在圖中標(biāo)明為a波和b波。圖41 波導(dǎo)定向耦合器原理圖雙孔定向耦合器明顯的缺陷是只能在窄頻帶情況下是用，為了展開(kāi)工作頻帶，措施之一是增加小孔數(shù)目，讓個(gè)孔的半徑不相等，或者將耦合空加工成橢圓形或長(zhǎng)槽形，這樣就有可能在一個(gè)較寬的頻帶內(nèi)，經(jīng)這些小孔耦合的眾多的波在隔離臂近似互相抵消，而在耦合臂得以加強(qiáng)。對(duì)于第二類(lèi)對(duì)稱(chēng)理想定向耦合器，假設(shè)端口1和3完全隔離，由于結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性，端口2和4也完全隔離，即 式（410）結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)使散射參數(shù)有下列關(guān)系： 式（411）設(shè)網(wǎng)絡(luò)各端口均已調(diào)好匹配，Sii=0（1，2，3，4），綜合以上特點(diǎn)，并考慮到該對(duì)稱(chēng)四端口網(wǎng)絡(luò)的無(wú)耗互易性，最好得第二類(lèi)對(duì)稱(chēng)理想耦合器的散射矩陣為 式（412）5. 技術(shù)路線(xiàn) 定向耦合器的主要技術(shù)指標(biāo)有耦合度C、方向性D、隔離度I、插損IL、電壓駐波比VSWR和帶寬等。顯然，由于輸入功率總是大于輸出功率，故此分貝數(shù)必為復(fù)制。但實(shí)際上由于設(shè)計(jì)或結(jié)構(gòu)不佳，另一端口常有一些輸出。實(shí)用