编码式超材料coding metamaterial结构的散射特性分析(2)
但是在之后的接近三十年的时间中，并没有太多人去关注这种左手材料。究其原因，是因为Veselago虽然对左手材料从理论上进行了分析，也详细研究了左手材料的电磁特性，但自然界中不存在左手材料这种物质，无法让更多的研究者认识到左手材料的特性。直到21世纪初，D. R. Smith教授[5]和他的合作者在J. B. Pendry[6][7]思想的基础上，制造出了世界上第一块左手材料，并且对一文左手材料的功率传输透射进行了实验验证，结果显示在4.7-5.2 GHz这一频段内该复合材料具有左手特性。2001年，D. R.Smith又和他的合作者Shelby[8]等人进行了著名的“棱镜折射实验”，在矩形波导中进行的这个实验证明了左手材料具有负折射率特性。
电磁超材料作为一个新生的领域，与其它的新生事物一样，在研究和发展过程中遭受了很多的质疑。在左手材料研究发展初期，很多研究者在理论和实验方面提出了质疑。面对这些质疑，左手材料的研究人员对此进行了反驳。英国的J. B. Pendry教授、美国麻省理工的Jin. Au. Kong教授、R. W. Ziolkowski等人进行了理论计算或数值仿真，证明了左手材料确实具有负折射特性[9][10][11]。最近几年，有专家提出编码式超材料结构（coding metamaterial）[12]，通过采用具有反相特性的两种单元结构（“0”和“1”），同时进行不同的排布方式来控制电磁波，可以实现更大的设计自由度。
1.2 超材料的研究现状
1.2.1 超材料“隐身斗篷”发展现状
随着超材料理论体系逐渐发展成熟，越来越多的人也开始关注超材料的应用。在电磁隐身中有很好的应用，2006年英国的J. B. Pendry[13]提出了基于光学变换理论可以来设定参数，通过这个理论来控制电磁波的传播方向，同年美国的D. Schurig[14]等人第一次对隐身效果在实验方面进行了验证。通过构造磁负材料与左手材料的开口谐振环(split-ring esonator)可以来构造隐身斗篷(invisible cloak)，从理论模拟和实验结果可以看出，在经过电磁超材料时，入射的电磁波会发生弯曲，随后可以绕过材料包裹下的物体，从而使得被覆盖物体实现隐身。这里制造的隐身斗篷的隐身效果并不是很好，原因是这个隐身斗篷使用的是弱化了电磁参数的电磁超材料，有一些散射，但是通过电磁超材料来构造隐身斗篷实现物体隐身这一想法得到了实验证明，为之后隐身斗篷的发展开辟了道路。在这个实验之后，越来越多的研究者意识到了用电磁超材料来构造隐身斗篷的可行性，隐身斗篷也获得的迅速的发展，美国加州大学伯克利分校的Jason Valentine等人[15]在2009年用电介质材料构造实现了光波段隐身衣，并且给出了实验证明。
1.2.2 超材料在天线应用上发展现状
在天线研究方面，宽带无线通信技术的发展迅猛，天线设计的要求也变得越来越高。传统的微带天线的带宽较窄而且辐射效率低，在超宽带通信方面显现性能的不足，由于电磁超材料的特性，将超材料运用在天线上这一理念收到了广泛的关注。
近些年来，超材料在天线领域的应用研究取得了很大的进展，研究成果丰硕，比如在多功能天线、电小天线、无限长波长天线、微带天线、高方向性天线、漏波天线阵、在地板上利用各种形状制成的低剖面天线和时域天线上有很好的应用。
随着电磁超材料研究的发展，Enoch等根据超材料的折射率可以在正到负范围内变化的特征，想象一下，当超材料的折射率在零附近时，超材料可以产生汇聚电磁波的效果，当把这种超材料加在天线的辐射方向的前端的时候，天线的增益可以获得提高[16]。
东南大学崔铁军教授等设计出了一种Vivaldi[17]天线，这种天线通过运用超材料实现了加载天线的体积减小、高增益的带宽增加和平面化。他们将一对折射率接近零的折射超材料放置在了Vivaldi天线的开口前方位置，通过实验发现，Vivaldi天线的增益和方向性在9.5-10.5GHz的频率范围中得到了显著的提高。但是同时，，Vivaldi天线的性能在2.5-9.5 GHz和10.5-15.5 GHz之间的频段范围中却没有什么变化。
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