设计出反射系数相移为零度的物理结构是一项特别有趣的挑战。虽然从理论上讲,这是完美磁导体(PMC)的行为,但自然界中并不存在完美磁导体材料。如果设计得当,这些超材料有望提高天线性能,同时减小整体尺寸。金泽工业大学的牧野博士利用双环周期结构在这一领域取得了进展。图 1 所示的结构在 9.5 GHz 时显示出 PMC 的反射相位,该结构最初是在他的实验室中设计、制造和测试的。后来,又在 XF 中对其进行了模拟,结果发现两者吻合得很好。
对于XFdtd仿真,如图 3 和图 4 所示,每种情况下只对单个双环单元进行建模。在计算过程中,对单元采用了周期性边界条件,以更好地表示制造结构,同时减少内存和运行时间要求。线性极化平面波正常入射到周期结构上,以匹配测量条件并收集散射场。
如图 5 和图 6 所示,计算了情况 I 的传输系数,并与测量结果进行了比较。
如图 7 所示,计算了情况 II 的反射系数相位,并与制作的金属背 FSS 进行了比较。从图中可以看出,该结构设计合理,在 9.5 GHz 时与 PMC 一样具有零度反射相位。