改進(jìn)電磁超材料反演算法的實(shí)現(xiàn)及驗(yàn)證

摘 要：文章基于傳統(tǒng)開口諧振環(huán)和金屬條（SRR/MW）超材料結(jié)構(gòu)提出一種基于經(jīng)典反演法的改進(jìn)算法，通過電磁仿真軟件HFSS提取模型的S參數(shù)，然后導(dǎo)入MATLAB反演程序，反演結(jié)果顯示在10GHz頻段周圍其等效介電常數(shù)和等效磁導(dǎo)率同時(shí)為負(fù)，與經(jīng)典論文結(jié)果吻合。所提出的改進(jìn)算法僅需要導(dǎo)出一個(gè)HFSS結(jié)果文件，反演速度和便利度顯著提高。

關(guān)鍵詞：超材料；反演算法；HFSS；MATLAB程序

1 概述

自從Veselago于1968年從理論上提出了超材料（MTM）的概念以來，因?yàn)槠涮厥怆姶盘匦远絹碓轿锢韺W(xué)界和材料界的廣泛重視[1-3]。通過反演超材料的有效電磁參數(shù)成為研究超材料的重要手段，相應(yīng)的反演算法也被提出。Ziolkowski提出了NRW反演算法[4]，Smith隨后提出了基于傳輸矩陣的經(jīng)典反演算法[5]，Chen又提出了改進(jìn)算法[6]。

文章基于已有的反演算法的MATLAB程序[7]，提出一種基于經(jīng)典反演法的改進(jìn)算法，通過電磁仿真軟件HFSS提取模型的S參數(shù)，然后導(dǎo)入MATLAB反演程序。不僅結(jié)果與經(jīng)典論文吻合，而且因?yàn)閮H需要導(dǎo)出一個(gè)HFSS結(jié)果文件其反演速度和便利度顯著提高。

3 結(jié)束語

文章改進(jìn)算法所反演的結(jié)果顯示在10GHz頻段周圍其等效介電常數(shù)和等效磁導(dǎo)率同時(shí)為負(fù)，與經(jīng)典論文[5]結(jié)果吻合。驗(yàn)證了所提出的反演程序的正確性。

參考文獻(xiàn)

[1]V.G.Veselago.The electrodynamics of substances with simultaneously negative values ofε and μ[J].Sov.Phys.Usp，1968，10：509.

[2]馬波，陽小明，李天倩，等.箭頭型超材料模型及其在無線電力傳輸中的應(yīng)用[J].西華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，34（5）：47-50.

[3]馬波，陽小明，等.梯形超材料對(duì)微帶天線增益指標(biāo)的改善[J].西華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016，35（2）：34-38.

[4]Ziolkowski R W.Design，fabrication， and testing of double negative metamaterials[J].Antennas and Propagation，IEEE Transactions on，2003，51（7）：1516-1529.

[5]Smith D R，Vier D C.Electromagnetic parameter retrieval from inhomogeneous metamaterials[J].Physical Review E，2005，71（3）：036617.

[6]Chen X，Grzegorczyk T M，Wu B I，et al.Robust method to retrieve the constitutive effective parameters of metamaterials[J].Physical Review E，2004，70（1）：016608.

[7]李兵.多頻帶左手材料電磁特性研究[D].鄭州大學(xué)，2010.

*通訊作者：馬波（1988-），男，重慶人，碩士研究生，研究方向?yàn)殡姶懦牧辖Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其在天線上的工程應(yīng)用。