时域1人工电磁材料在微波无源器件中的应用.doc

电子科技大学标 准 实 验 报 告（实验）课程名称 微波通信专业学位综合实验2 实验名称：人工电磁材料在微波无源器件中的应用（时域）姓 名： 黄秋莹学 号： 201622040443组 别： 时域7组同组成员： 指导教师：杨宏春实验时间：2016年9月实验地点：科研楼707一 实验目的1 了解人工电磁材料的设计方法及其应用现状;2 掌握人工电磁材料基本单元结构的设计方法，并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，熟练使用测试仪器。二 实验原理 人工电磁材料概述人工电磁材料通常是指自然界中不存在的，通过人工制造且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，高介电常数(er102量级)，适当电导率(s104-1010)，电磁带隙结构(Electromagnetic Band Gap，EBG)，光子晶体(Photonic Band Gap，PBG)，负介电常数、正磁导率材料(Epsilon Negative Material，ENG)，正介电常数、负磁导率(Magnetic Negative Media，MNG)，左手材料(Double Negative Material，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(Double Positive Material)材料；也可以是在自然材料基础上，通过加工某种功能结构，使其电磁带隙、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，总是因为材料中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“唯象”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、微波电路与系统中有重要应用，也是近些年来无线通信技术中的热点研究课题之一。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。二、实验测试 实验测试步骤(1) 实验仪器校准与测试电路连接(a) 使用需防静电的实验仪器时，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实验仪器；(c) 根据实验测试内容，按图1.8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；(2) 信号源的频谱测试(a) 按图1.8a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1.8a测试馈电信号频谱，并记录馈电信号频谱测试数据；(c) 按图1.8a试输出信号频谱，并记录输出信号频谱测试数据；(3) 微波器件S参数测试(a) 按图1.8b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1.8b测试微波器件S参数并记录波形参数的数据和图片文件；3、 实验结果 图1 不同角度探针接收到的波形四、注意事项（1）一定按仪器使用说明书和电路连接与检查步骤开展实验测试；（2）高峰值功率脉冲衰减器具有确定的输入、输出端口，不能连接错误；（3）在不具备微波暗室实验测试条件时，要尽可能避免环境和测试人员对实验测试结果的影响；（4）当脉冲信号源峰值功率较大时，一定要在测试仪器之前加入衰减器。五、实验总结 本次实验测试了蝶形天线收发信号波形及频谱，实验结论表明，该蝶形天线时域特性优良，可以满足宽带脉冲系统的需求。由于实验条件所限，本次实验是在室内进行测试的，这必然会影响到实验结果的准确性。因此如果需要得到更好