Στην παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζονται τεχνητές δομές υλικών (μεταϋλικά) με ιδιαίτερα ηλεκτρομαγνητικά χαρακτηριστικά, τα οποία δεν εμφανίζονται στα φυσικά υλικά. Οι ιδιότητες τους δημιουργούν νέα κεφάλαια στον εφαρμοσμένο ηλεκτρομαγνητισμό με σημαντικές εφαρμογές στην μικροκυματική περιοχή παρουσιάζοντας έντονο ερευνητικό ενδιαφέρον.
Η εργασία χωρίζεται σε 4 κεφάλαια με το πρώτο να ασχολείται με την γενική θεωρία των μεταϋλικών, τις στοιχειώδεις δομές που αυτά αποτελούνται, δηλαδή τους συντονιστές διακοπτόμενου διακτυλίου (Split Ring Resonator, SRR) και τις λεπτές γραμμές (Thin Wires, TW) καθώς και τα ηλεκτρομαγνητικά χαρακτηριστικά τους και τις εφαρμογές στις οποίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν.
Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται ανάλυση της θεωρίας των γραμμών μεταφοράς που περιλαμβάνει τα μεταϋλικά με τις εξισώσεις που τις διέπουν και τα ισοδύναμα κυκλώματα.
Στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται μία σύντομη περιγραφή του συμπληρωματικού SRR (Complementary SRR, CSRR), της αρχής Babinet και της εφαρμογής της σε επίπεδες διατάξεις (μετα-επιφάνειες) που δημιουργούνται από την παράθεση SRR και CSRR.
Τέλος, στο τέταρτο και τελευταίο κεφάλαιο αρχικά γίνεται η σχεδίαση, μέσω εξειδικευμένου λογισμικού, της δομής του μεταμορίου που προκύπτει από την παράθεση των στοιχειωδών δομών SRR και CSRR (μεταάτομα), σε επίπεδη διάταξη. Στην συνέχεια, γίνεται προσομοίωση των μεταατόμων και διαφόρων μορφών μεταμορίου, με κατάλληλες οριακές συνθήκες. Κατόπιν, αναλύονται τα αποτελέσματα που εξάγονται από αυτές τις προσομοιώσεις και παρουσιάζονται τα συμπεράσματα που προκύπτουν.
(EL)
In this thesis artificial structures (metamaterials) with specific electromagnetic charecteristics that have not been found in nature, are presented. Their properties make new fields in applied electromagnetism with important applications in microwave region creating great research interest.
The project is composed of 4 chapters, the first of which describes the general theory of metamaterials, their primary structures Split Ring Resonator (SRR) and Thin Wires (TW) as well as their electromagnetic characteristics and their applications.
In the second chapter, analysis of the theory of transmission lines as far as metamaterials with the equations and the equivalent circuits takes place.
In the third chapter, there is a quick description of the Complementary SRR (CSRR), the Babinet Principle and its application in flat layouts (meta-surfaces) that are composed of SRR and CSRR.
Finally, in the last chapter, the meta-molecule is designed through a specialized software and then the meta-molecule and some forms of meta-atom are simulated with appropriate boundary conditions. Afterwards, the results of simulations are analyzes and the conclusion is presented.
(EN)
