1、負折射率媒質的等效介電常數與等效磁導率同時為負，具有非常奇異的電磁特性，在軍事和民用領域有著廣泛的應用前景。因此，探索和發(fā)展負折射率媒質的人工合成方法具有重要的科學意義和實用價值。本學位論文基于國家自然科學基金項目“可控調諧型負折射率微波材料的合成方法及特性研究”的研究目標，對基于絕緣型亞鐵磁材料人工合成出具有可調諧特性的負折射率微波媒質的設計方法進行了深入研究，論文主要研究工作及取得的創(chuàng)新性成果如下： 一.利用有效媒質理論設計

2、出一種C波段負等效折射率的復合媒質，數值計算并分析了該復合媒質的等效介電常數與等效磁導率的頻率響應特性。計算結果表明，在磁導率為負的絕緣型亞鐵磁材料-YIG內均勻嵌入等效介電常數為負的金屬導體線陣列結構，所構成的復合媒質的等效介電常數在5.269-7.332 GHz頻段內為負，等效磁導率在5.587-6.149 GHz頻段內為負，從而在頻段相互重疊的C波段內，其等效折射率為負，驗證了分析方法的有效性。 二.利用基于三維時域有限積

3、分法的電磁場仿真程序模擬了設計的復合媒質的電磁特性。仿真結果表明，在導體線周期陣列結構的等效介電常數為負的7.02-9.80 GHz頻段與基體YIG等效磁導率為負的5.22-8.14 GHz頻段相重疊的7.51-8.13 GHz頻段內，入射電磁波能夠通過復合媒質，并在復合媒質與常規(guī)正折射率媒質的交界面處發(fā)生了負折射現象，證實了復合媒質在該帶寬內等效折射率為負，驗證了新型負折射率微波媒質設計方法的可行性。 三.設計并加工出基于合金

4、鋼的直流磁場發(fā)生器和基于軟磁鐵氧體的交流磁場發(fā)生器，并對兩種磁場發(fā)生器的磁場分布特性進行了測量和實驗研究。直流磁場發(fā)生器在電流為3．56安培時，氣隙中央平面92 mm×92 mm區(qū)域內的磁感應強度為2480-2510高斯，最大波動為30高斯；交流磁場發(fā)生器在電流為5.99安培時，氣隙中央平面96 mm×96 mm區(qū)域內的磁感應強度為2570-2600高斯，波動在30高斯以內。實驗測量結果與數值仿真結果基本一致，達到設計要求。 四