第三章：基片集成波导的基本结构以及研究分析方法。主要介绍了基片集成波导的结构特点、优势，以及它的等效分析法。

第四章：频扫天线阵列设计。主要使用CST仿真软件进行设计分析。本段主要内容包括传统漏播天线理论；单元阵列的设计以及其等效电路模型以及色散特性的分析；X波段频扫天线阵列的相关设计参数以及天线的S参数、方向图、增益、效率、电场强度以及副瓣电平的分析和研究。

最后是本文的结论。

2  左手材料

2。1  左手材料简介

左手材料是一种电磁特性十分奇特的材料。Veselago在上世纪六十年代首先提出了左手材料的设想。在物理学里，描述电磁场性质的两个重要参数是介电常数与磁导率，自然界中材料的与均为正数，当电磁波在其中传播时，其电场方向E、磁场方向H以及波矢量k方向构成右手螺旋关系（如图2。1（a)所示），这种材料被称为右手材料。相对应的当材料的与均为负数时，电磁场波传播时，电场方向、磁场方向以及波矢量方向则构成左手螺旋关系（如图2。1（b)所示），这类新型材料相应被称为左手材料，此种材料在自然界中并不存在，需要进行人工构造。

            （a)右手材料                          （b）左手材料

                            图2。1   不同材料E、H、k关系图

2。2  左手材料特性

2。2。1  负折射率论文网

由斯涅尔定理可知，一般情况下介质的折射率满足。对于常规材料（右手材料），和均为正数，平面波入射介质表面时，产生正折射波，即折射波与入射波位于法线两侧（如图2。2所示）；对于左手材料，和均为负数，折射率的表达式则变为，平面波入射时，产生负折射波，即折射波与入射波位于法线同侧（如图2。2所示），即产生了左手材料中所特有的负折射现象。

图2。2  不同材料的折射现象

2。2。2  逆多普勒效应

多普勒效应是由奥地利科学家克里斯琴·约翰·多普勒在1842年最先提出的，其主要描述的是物体辐射的波长由于波源和观察者之间的相对运动而产生相应的变化。当在运动的波源前面时，波长减小，频率升高；当在运动的波源后面时，会产生相反的变化，波长增大，频率降低。该效应随波源速度增大而变大。

电磁波能量传播的方向由矢量S决定，也即是群速度的方向。如图2。3，在右手材料中，矢量k与S同向，相速度与群速度方向相同；当观察者朝波源运动时，则会导致观察者测到的频率要高于波源频率。而在左手材料中，矢量k与S反向，相速度与群速度方向相反；当观察者朝波源运动时，则会导致观察者测到的频率低于波源频率，这称为逆多普勒效应。

                         （a)右手材料           （b)左手材料

                           图2。3  不同材料中的多普勒效应

2。2。3  反常切伦科夫辐射

真空中，带电粒子做匀速运动时并不会向外辐射出电磁波；但若在介质中运动则会在周围产生诱导电流，导致路径上形成次波源，当其速度超过该介质中光速时，次波间会产生干涉，向外辐射电磁波，该现象被称为切伦科夫辐射。假设能量辐射方向与带电粒子运动方向之间的夹角为，折射率为，真空中光速为,带电粒子运动速度为，则有。如图2。4所示，在右手材料中，干涉形成波的等相位面是锥面。由于右手材料中相速度和群速度方向相同，从而使得粒子辐射为前向锥面，能量沿锥面法线向前传播；而在左手材料中，相速度和群速度方向相反，辐射形成后向锥面，能量沿锥面法线向后传播。