基于美特材料杂化带隙的微波滤波系统开题报告

1. 研究目的与意义

背景：近二十几年来，美特材料（Metamaterials）这类人工电磁材料，因其特殊的电磁特性引起关注，已成为国际上热门的新兴交叉学科。其晶格常数一般远小于入射电磁波的波长，由亚波共振单元组成，通过设计微结构实现调控电磁波，所制作而成的微波器件拥有常规材料无法拥有的特点。

目的：微波滤波系统通过选频、分频和隔离信号，抑制不需要的高频谐波及其串扰，传统滤波系统基于光子带隙与光子局域设计，但是受光子晶体周期数与介电常数间的差异影响。美特材料中的零折射率材料带隙与晶格常数的标度无关，基本不受晶格无序影响，利用材料在零有效相位带隙中掺杂，可以设计出高品质因子的小型滤波系统。

意义：现代微波通讯技术发展迅猛，对微波器件的需求更加严峻，设计出高性能小体积的微波器件成为主要需求。基于美特材料杂化带隙在纳米级尺度对电磁波进行操控，突破光子材料本身具有的衍射极限的限制，设计小型微波滤波系统，实现信号处理速度和降低能耗水平的进一步发展。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

1．查阅文献资料，了解美特材料的研究现状；

2．认真学习cst三维电磁场仿真软件；

3. 研究的方法与步骤

在研究过程中，以理论研究为主，采用一套较为完整的研究方案，包括原理分析、模型构建、数值仿真及优化。

原理分析基于经典的电动力学以及电磁波传播理论发展起来的转移矩阵方法和格林函数方法以及量子力学能带理论进行，数值仿真则使用CST的微波全场仿真软件，是研究微波器件的重要工具。

4. 参考文献

[1] y.li, l. zhang, y. chen, t. feng, h. jiang, h. chen. arbitrary angle waveguidebends based on zero-index metamaterials [j]. appl. phys. a, 2014, 117:1541.

[2] hsieh.m.y, wang.s.m . compact and widebandmicrostrip bandstop filter[j]. ieee microwave and wireless components letters,2005, 15(7):472-474.

[3] khivintsev.y.v, kuanr.b.k , harward.i , et al. iron-based microstripband-stop filters at higher microwave frequency range: design optimizationusing shape anisotropy[j]. journal of applied physics, 2006, 99(8):3140-1.

5. 计划与进度安排

第1周，2022年2月25日-3月3日，下发毕业论文任务书；

第1—2周，2022年2月25日-3月10日，学生提交开题报告等材料，指导教师审核；

第3—14周，2022年3月11日-5月31日，学生按开题报告撰写论文；