研究目的
受光学超材料电子学启发，提出一种在微波频段呈现电感特性的类电容结构，并分析其性能及相较于传统电感器的优势。
研究成果
这种受电容器启发的超材料电感器相比传统电感器具有优势，包括更高的品质因数，且其电感值主要由电感器高度决定。数值模拟证实了该结构作为亚波长谐振器中电感元件的性能，表明其在射频和微波集成电路中具有潜在应用价值。
研究不足
该研究假设了具有PEC壁的理想条件，未充分考虑实际情况下的材料损耗和辐射泄漏问题。所提出的电感器性能通过数值分析进行评估，但未提供实验验证。
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受电容器启发的超材料电感器
DOI：10.1103/PhysRevApplied.10.054021
期刊：Physical Review Applied
出版年份：2018
更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要：
在光学超材料电子学中，经过特殊设计的纳米结构可作为集总光学电路元件发挥作用——其中具有正介电常数实部的纳米结构对应电容性元件，而负介电常数实部的纳米结构则对应电感性元件。除材料特性这一差异外，这两种元件的形状与尺寸等特征可能相似。但在射频和微波领域，传统电容器与电感器存在显著差异：前者由平行极板构成，后者则通过绕制导线形成。受光学超材料电子学启发，我们提出将这一概念引入低频领域：通过在电容结构中增设特定侧壁，设计出在微波频段呈现电感特性的类电容结构（其外形区别于传统导线/螺旋状电感器）。该结构的电感量近似范围可通过类比电容关系的公式进行概念性估算。运用数值与解析方法，我们确定了其复阻抗及品质因数随频率及各维度参数的变化规律。分析表明，相比传统电感器，这种结构具有若干优势：近似封闭的结构带来更高品质因数，且其电感值对高度变化更敏感而对横截面的依赖较弱。我们还以该结构作为电感元件研究了亚波长谐振器，并通过数值模拟验证了其性能。
作者：
Yue Li，Nader Engheta
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