《平面型超材料機器在高性能微波器件中的套用基礎研究》是依託四川大學，由劉長軍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：平面型超材料機器在高性能微波器件中的套用基礎研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉長軍
- 依託單位：四川大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
超材料在眾多領域具有良好的套用前景，也是當今微波領域和材料領域交叉.的一個研究熱點。本項目將以平面型超材料為研究對象，從理論上建立有限長度負折射率.傳輸線模型與高階低波紋係數契比雪夫濾波電路之間的關係，探討二維超材料電路模型與.交叉耦合的經典濾波電路之間的關係，從而可以利用經典濾波電路理論指導超材料的設計，.改善平面型超材料的性能。本項目使用新的研究思想，利用經典濾波電路理論的指導，為.超材料提供一種嶄新的設計方法。在此基礎上，利用超材料的特殊性能，研究構造新型的.高性能微波器件的方法。另外一方面，拓寬超材料在傳統微波器件中的使用，通過對超材.料的套用基礎研究，提高現有微波器件的性能。在理論上，統一超材料電路模型和濾波電.路模型；在套用基礎中，使用超材料提高微波器件的性能。本項目將從新的角度研究新興.的平面型超材料，為超材料技術的發展和在微波領域的套用奠定堅實的基礎。
結題摘要
《平面型超材料及其在高性能微波器件中的套用基礎研究》項目對平面型超材料特性和機理及其在微波器件中的套用進行了研究，主要針對一維超材料和二維超材料這兩個方面展開了理論分析和套用研究，取得了一系列有特色的創新性成果。在一維超材料方面，建立起一維超材料電路模型和經典高階契比雪夫濾波電路之間的對應關係，從機理上分析了一維超材料的內在特性。通過研究建立了1、混合左右手傳輸線（CRLH TL）與高階低波紋契比雪夫帶通濾波電路之間的等效關係，混合左右手傳輸線阻抗匹配與高階契比雪夫濾波電路波紋係數之間的關係；2、對偶混合左右手傳輸線（D-CRLH TL）與高階低波紋契比雪夫帶阻濾波電路之間的等效關係。討論了借鑑經典濾波電路理論，進行一維超材料最佳化設計的方法。通過對典型的一維超材料進行研究分析，構造了基於負折射率傳輸線的頻掃無過孔的K波段多層微帶漏波天線；利用負折射率傳輸線構造出新型的寬頻高性能平衡-非平衡變換的微帶電路；利用對偶混合左右手傳輸線實現了新型雙工器；基於混合左右手傳輸線構造的功分器和定向耦合器等。在二維超材料方面，嘗試建立二維超材料電路模型與交叉耦合濾波電路之間的關係，並套用二維超材料構建新型的頻掃微帶漏波天線，對利用二維超材料構建的微波平面透鏡進行仿真驗證。研究了新興的平面型人工傳輸線，建立人工傳輸線與低通濾波電路之間的關係，比較了基於巴特沃斯、不同波紋係數的切比雪夫、線性相移低通濾波電路設計人工傳輸線的特性能，為人工傳輸線的設計和最佳化提供了參考。提出了兩種改進型的人工傳輸線，分別設計實現了高特徵阻抗和低特徵阻抗的人工傳輸線，擴大了人工傳輸線的套用範圍，並且改善了人工傳輸線的特性。利用人工傳輸線構造了小型化的威爾金森功分器、不等分功分器、雙頻功分器、寬頻和小型化巴倫、高階巴倫、緊湊的雙定向耦合器等微波器件。總之，在機理上，平面型超材料的等效電路與經典切比雪夫濾波電路有著必然的內在聯繫；在套用中，平面型超材料可以在減小微波器件尺寸和拓展微波器件性能方面獲得套用。隨著材料技術的發展，平面型超材料有望進一步降低插入損耗，有機地融入新型微波器件的設計。
