杨宇

摘要：研究了一种对称金属带零折射率超材料，并将该结构作为覆层应用于在C波段工作的微带天线。采用Ansoft HFSS软件对超材料结构进行仿真，得到回波损耗曲线，再利用NRW反演算法求出等效介电常数和磁导率，验证了该结构在5.47GHz处介电常数为零，进而实现了超材料的折射率为零。最终结果表明，加载超材料的微带天线E面、H面半功率波束宽度分别收缩了33°和17°，侧向辐射减弱，增益提高了2.71dB。

关键词：零折射率;超材料;C波段;微带天线;增益

1 引言

电磁超材料（metamaterial）[1]，也称为新型人工电磁材料、新型人工电磁媒质、特异媒质，是通过人工方式加工或合成的、具有周期或非周期排列的亚波长单元结构，拥有不同于常规材料的电磁特性和光学物理特性，兴起于21世纪初。该材料具有不同寻常的电磁特性，如：负折射现象、反常切伦科夫现象、逆多普勒效应等。利用负折射率超材料的折射率特性，通过将其合理加载于天线的辐射端，可以有效的起到汇聚电磁波的作用，从而提高天线的增益和定向性[2]。

近来作为人工电磁超材料的另一分支，对于零折射率超材料的研究引起了广泛关注，零折射率材料由于本身性质介于正负折射率之间，其本身具有很多奇特的性质是正负折射率材料所不具有的。在2002年，法国的Enoch等人首次将辐射源放置到零折射率材料内部，辐射出的能量被限制在一个周围介质狭小的圆锥区域内，辐射出的电磁波相对于没有嵌入到零折射率材料时得到了改变，增益和方向性得到了提高。……