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尼科尔森-罗斯-韦尔法用于表征人工材料电磁特性的分析

DOI：10.2528/pier16071706 期刊：Progress In Electromagnetics Research 出版年份：2016 更新时间：2025-09-23 15:21:21
摘要： 设计了一种通过测量材料样品的S参数来预测工程材料介电常数和磁导率行为的方法，其前提是假设样品无损耗且具有对称性。文中阐述了采用Nicolson-Ross-Weir方法提取的材料参数与无损耗均匀材料相关联时所对应的S参数条件，并确定了介电常数和磁导率的实部与虚部符号之间的关系——无论提取的材料参数为实数还是复数。特别地，根据超材料样品的S参数可预测超材料呈现双负特性的条件。这些材料特性与S参数之间的关系，在合成具有特定所需属性的材料时具有重要价值。实验与仿真案例表明，即使材料存在显著损耗，这些关系仍可用于理解多种不同类别工程材料的行为特性。
作者： Edward J. Rothwell，Jonathan L. Frasch，Sean M. Ellison，Premjeet Chahal，Raoul O. Ouedraogo
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

建立被测系统S参数与通过Nicolson-Ross-Weir方法从S参数提取的介电常数和磁导率特性之间的关系，并确定超材料呈现双负特性的条件。

研究成果

该研究运用Nicolson-Ross-Weir方法，建立了工程材料实测S参数与材料介电常数及磁导率之间的关系。它明确了所提取材料特性可能与无损耗材料相关联的条件，以及介电常数和磁导率实部与虚部符号间的关系。虽然这些表达式仅在材料无损耗时完全成立，但可用于理解和预测低至中等损耗工程材料的行为。

研究不足

该分析仅适用于无损耗结构，但仍可用于理解和预测低至中等损耗工程材料的行为。该方法依赖于闭式表达式，这些表达式可能过于复杂，难以推导出通用材料的简单关系。

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