【文章內容簡介】 上進行加工制作，獲得同時具有磁諧振和電諧振結構組成的左手材料。這種單一結構制作方便，雙負頻段較寬。通過模擬與測試，單一結構中能同時出現(xiàn)電諧振和磁諧振，并且由于諧振負區(qū)的重合而形成“雙負”區(qū)域。采用絲網(wǎng)印刷制作的“巨”字結構樣品如圖32所示。圖32 氧化鋁底板測試樣品2008年8月，西北工業(yè)大學理學院趙曉鵬研究組在紅外波段左手材料制備方面的研究取得新進展。采用雙模板輔助化學電沉積制備金屬銀樹枝狀結構陣列，制備出大面積（平方厘米級）紅外左手材料。2009年9月，趙曉鵬研究組制備出藍光波段左手材料。采用雙模板輔助化學電沉積法，以聚苯乙烯小球為初級模板，二維ZnO 有序多孔薄膜為二級模板，制備了銀樹枝狀結構陣列，同時還研究了沉積電壓對ZnO 有序多孔薄膜質量和銀樹枝形貌的影響。在最佳條件下制備了大面積（2cm2）銀樹枝狀結構的周期性陣列，可見光透射峰的出現(xiàn)和聚焦實驗證實制備的銀樹枝狀結構陣列在藍光波段480 nm 處實現(xiàn)了左手效應。 4. 微波四端口元器件任何一個微波系統(tǒng)都是由很多功能不同的微波器件和有源電路組成，微波器件在系統(tǒng)中起著微波能量的定向傳輸、分配、衰減、儲存、隔離、濾波、相位控制、波形轉換、阻抗匹配與變換的作用。微波器件的種類繁多，按導行系統(tǒng)結構分類，可分為波導型、同軸線型、微帶線型等；按工作波形分類，可分為單模元件和多模元件；按功能分類，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。按端口的數(shù)目分為單端口、雙端口、n端口器件。如按網(wǎng)絡特性分類，則分為：線性與非線性網(wǎng)絡、互易與非互易網(wǎng)絡、有耗與無耗網(wǎng)絡、對稱與非對稱網(wǎng)絡。與低頻電路的設計不同，微波系統(tǒng)無論有源還是無源，都必須考慮阻抗匹配問題，阻抗匹配網(wǎng)絡是設計微波電路與系統(tǒng)時采用最多的電路元件。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。如不匹配，將會引起反射，造成傳輸能量的損失。本文研究的是微波多端口器件，它們在微波傳輸系統(tǒng)中有多個端口與傳輸線或其他器件相連，如果器件不匹配，在接頭處會引起不同程度的反射，造成傳輸能量的損耗，使器件性能變差。所以，匹配的性能良好的微波器件是所追求的目標。傳統(tǒng)制作微波器件方法是手工計算與實驗調整相結合。但由于微波器件本身就有很多沒有或者無法細致考慮的因素，因此，設計微波器件的主要難點是在進行多次計算優(yōu)化設計的基礎上，還要經(jīng)行大量細致的調試工作。因為微波工作頻率高，元件尺寸小，尺寸稍有偏差，微波器件性能就可能發(fā)生很大的變化。當然調試優(yōu)化工作可以由仿真軟件協(xié)助完成。微波系統(tǒng)的設計越來越復雜，對電路的性能要求越來越高，電路的功能越來越多，電路的尺寸要求越做越小，而設計周期越來越短，傳統(tǒng)的設計方法已經(jīng)不能滿足系統(tǒng)設計的需要，使用微波EDA軟件進行微波元器件與微波系統(tǒng)的設計已經(jīng)成為微波電路設計的必然趨勢。（1）無耗可逆四端口網(wǎng)絡可以完全匹配，且為一個理想定向耦合器。（2）有理想定向性的無耗可逆四端口網(wǎng)絡不一定四個端口均匹配，故四個端口匹配時定向耦合器的充分條件，而不是必要條件。（3）有兩個端口匹配且互易隔離的無耗可逆四端口電路必為一個理想的定向耦合器。定向耦合器是微波系統(tǒng)中應用最廣泛的元件：它是一種具有方向性功率分配器。它的結構形式是多種多樣的，它用于提取波導系統(tǒng)中的部分能量以便監(jiān)視該系統(tǒng)的功率、頻率和匹配情況，或觀察脈沖形狀和比較相位，或用在微波鑒頻器中以穩(wěn)定微波源，有時在微波接受系統(tǒng)中，用以向微波系統(tǒng)引入本機震蕩能量。定向耦合器的種類繁多，結構迥異，分析方法也不盡相同，按傳輸線類型分，有波導定向耦合器、同軸線定向耦合器、帶狀線或微帶定向耦合器等；按耦合輸出方向分，有同向定向耦合器和方向定向耦合器等；按耦合強弱分，有強耦合定向耦合器和弱耦合定向耦合器等。盡管如此，所有類型的定向耦合器都有共通的特性：當其中一端口有微波能輸入時，其余三端口之一應無輸出。定向耦合器常用于對規(guī)定流向微波信號進行取樣。在無內負載時，定向耦合器往往是一四端口網(wǎng)絡。定向耦合器常有兩種方法實現(xiàn)，一為耦合定向耦合器，其耦合區(qū)長度為四分之一的整數(shù)倍，其直接輸出和耦合輸出端口在結構上不相鄰，輸出相位差往往是90度或180度，剩余的一個端口稱為隔離端，理論上隔離端不輸出任何能量。另一種為分支線定向耦合器，兩輸出端口結構上相鄰，輸出相位差也可以實現(xiàn)90度或180度，常用語強耦合場合。參數(shù)說明：耦合度：當其余端口接匹配負載時，耦合端輸出功率與主線輸入功率之比。耦合損耗：由于一定能量傳輸?shù)今詈隙硕鹬骶€輸出功率減小，它等于主線插入損耗的理論值。主線損耗：當匹配負載接主線外各端口時，主線插入損耗包括能量耦合損耗和能量耗散損耗兩方面。方向性：當功率在指定方向上傳輸時，耦合端口的輸出功率與同樣功率在相反方向傳輸時同一耦合端口的輸出功率之差。同樣，在耦合器上標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注的最大功率輸入。輸出口和耦合端口的最大輸入功率由耦合度和負載電阻決定。圖41給出了波導窄壁雙孔定向耦合功率的原理圖。圖中耦合孔位于波導的公共窄壁上，兩孔大小形狀相同，間距為g/ 4，若功率從端口1輸入，則稱端口1和2之間的波導為主導，端口3和4之間的波導為副波導。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，在副波導中激勵起向左右方向傳輸?shù)膬蓚€波，在圖中標明為a波和b波。有典型波導中TE10模的場型分布可知，這里的小孔耦合主要是磁耦合，這種單一的磁耦合是不可能有方向性的，所以a波和b波兩者幅度相等，均為k|a1|，這里k≤1，稱之為耦合系數(shù)。由于k≤1，故可忽略第①小孔分功率后對P1的影響，而認為主波導中第②小孔處的入射波功率仍為P1，經(jīng)小孔②耦合在副波導中再次激勵起想做有兩個方向傳輸?shù)腶’波和b’波，他們幅度相等，仍為k|a1|。由于兩空間距為g/ 4，從圖中可見，傳輸?shù)絋4參考面上的a’波相對于a波行程上多走了（g/ 4）2=g/ 2，故相位上滯后π，因此兩波相互抵消，使得端口4的輸出功率P4=0；而端口3上的b波和b’波兩者行程一樣，故應同向疊加，使得 式（41）在此，端口3稱為耦合臂，端口4稱為隔離臂，端口2稱為直通臂。圖41 波導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，為了展開工作頻帶，措施之一是增加小孔數(shù)目，讓個孔的半徑不相等，或者將耦合空加工成橢圓形或長槽形，這樣就有可能在一個較寬的頻帶內，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。對稱理想耦合器存在兩種。第一類，假設端口1和4完全隔離，由于