Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Ảnh hưởng của các tham số cấu trúc lên tính chất điện từ của anten metamaterial

Mục đích nghiên cứu của luận văn: Tìm kiếm cấu trúc Metamaterials đơn giản mà cụ thể trong đề tài là cấu trúc Metamaterial dạng bề mặt trở kháng cao (HIS - High Impedance Surface) để ứng dụng trong thiết kế anten; nghiên cứu ảnh hưởng của các tham số cấu trúc lên tính chất điện từ của anten metamaterial. Phương pháp nghiên cứu của luận văn là sự kết hợp giữa mô phỏng và chế tạo cùng các phép đo thực nghiệm.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Ảnh hưởng của các tham số cấu trúc lên tính chất điện từ của anten metamaterial LỜI CẢM ƠN Luận văn này đã được hoàn thành tại Bộ môn Vật lí Chất rắn và Điện tử,Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội, dưới sự hướng dẫn của TS. Trần Mạnh Cường. Đầu tiên tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình tới TS. TrầnMạnh Cường đã dành rất nhiều thời gian và tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu vàgiúp tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn đối với các thầy cô giáo Bộ môn Vật lí Vôtuyến và Điện tử,Khoa Vật lí, Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên đã chỉ bảo vàgiảng dạy tôi trong suốt những năm học qua. Luận văn được hoàn thành với sự hỗ trợ kinh phí từ đề tài NAFOSTED mãsố HĐ-103.99-2011-02. Cuối cùng, tôi xin được cảm ơn các bạn bè, đồng nghiệp và người thân đãtạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Hà Nội, tháng 1 năm 2013 Tác giả Nguyễn Thị Thúy 1 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮTHIS : High Impedance SurfaceLHMs : Left handed metamaterialsMMs : MetamaterialsTE : Transverse electricTM : Transverse magnetic 2 DANH MỤC HÌNH VẼHình 1.1: Hệ thống thu và phát tín hiệu ................................................................. 10Hình 1.2: Đồ thị phương hướng trong toạ độ cực và toạ độ góc ............................ 16Hình 1.3: Phân cực tuyến tính và phân cực tròn .................................................... 17Hình 1.4: Cấu trúc anten mạch dải........................................................................ 20Hình 1.5: Anten mạch dải dạng tấm ...................................................................... 21Hình 1.6: Anten mạch dải lưỡng cực ..................................................................... 21Hình 1.7: Anten khe mạch dải ............................................................................... 22Hình 1.8: Anten mạch dải sóng chạy ..................................................................... 22Hình 1.9: Tiếp điện bằng đường mạch dải............................................................. 23Hình 1.10: Tiếp điện bằng cáp đồng trục .............................................................. 23Hình 1.11: Tiếp điện bằng cách ghép khe .............................................................. 24Hình 1.12: Tiếp điện bằng cách ghép đôi lân cận .................................................. 24Hình 1.13: Trường bức xạ E và H của anten mạch dải .......................................... 25Hình 1.14: Sóng trong cấu trúc mạch dải phẳn ..................................................... 25Hình 1.15: Mô hình bức xạ của anten mạch dải .................................................... 27Hình 1.16: Sơ đồ tương đương của anten nửa bước sóng ...................................... 28Hình 1.17: Sơ đồ tương đương anten phần tư bước sóng ....................................... 29Hình 1.18: Tiếp điện bằng một đường mạch dải .................................................... 31Hình 1.19: Tiếp điện bằng hai đường mạch dải vào hai cạnh của anten................ 32Hình 2.1: (a) Vật liệu có chiết suất âm hoạt động ở tần số GHz; (b) Phổ phản xạ vàtruyền qua của vật liệu. ......................................................................................... 35Hình 2.2: (a) Vật liệu có chiết suất âm làm việc ở gần vùng ánh sáng nhìn thấy; (b)Phổ phản xạ và truyền qua của vật liệu ................................................................. 35Hình 2.3: Giản đồ biểu diễn mối liên hệ giữa ε và μ, vật liệu có chiết suất âm (n <0) được chỉ ra trong góc phần tư thứ 3. ................................................................. 37Hình 2.4: Nguyên tắc hoạt động của siêu thấu kính dựa trên metamaterials.......... 38Hình 2.5: Nguyên lý hoạt động áo choàng tàng hình ............................................. 39Hình 2.6: Mô hình một bề mặt trở kháng cao ........................................................ 40 3Hình 2.7: Mạch điện tương đương cho bề mặt trở kháng cao ................................ 41Hình 2.8: Mặt cắt ngang của một bề mặt trở kháng cao 2 lớp đơn giản ................ 41Hình 2.9: Nguồn gốc của điện dung và điện cảm trong cấu trúc HIS..................... 41Hình 2.10: Mô hình mạch sử dụng cho bề mặt trở kháng cao ................................ 42Hình 2.11: Một cặp kim loại cách nhau bởi một khoảng cách ............................... 42Hình 2.12: Tụ điện trong bề mặt trở kháng cao ..................................................... 43Hình 2.13: Một tấm điện môi được chi ...