陶瓷材料作为在微波系统开发中的重要材料, 通常被加工成多种形状, 例如以厘米级别为尺寸的圆柱形和立方体。因此, 对此类样品进行介电常数的测量是一项具有挑战性的工作。针对该难点, 研制了1种基于互补开口环谐振器的双波段介电传感器, 并提出了一种表征不同形状和尺寸样品的介电测量方法。该传感器有2个工作频段, 2个频段均为无线通信频带。在每个频段范围内, 进行了数值模拟并建立了每个样本的拟合模型, 对传感器进行加工并实际测量以验证数值模型和测量精度, 对比参考值, 测量精度高达3.5%。结果表明: 提出的传感器及测量方法能够针对不同形状和尺寸的合成陶瓷进行精确的介电测量, 表明该传感器具有良好的样品自适应性。该传感器的新颖之处在于它能够在不改变传感器和被测物结构的情况下测量厘米级别的各种样品的介电常数。此外, 双频测量也是该传感器的优势, 2个频段之间的差异小于5%。

该文提出了一种60°扇形基片集成波导谐振器, 然后在谐振器中加载一排金属通孔, 对其TM110、TM210和TM120模进行扰动, 最后利用扰动后的场模式, 在60°扇形基片集成波导谐振器的基础上设计了一款结构紧凑的三频带通滤波器。通过分别引入互补开口环谐振器和源-负载耦合结构, 改善了滤波器的频率选择特性。3个通带的中心频率分别为5.61 GHz、7.41 GHz和8.77 GHz, 3 dB带宽分别为148 MHz、298 MHz、347 MHz。滤波器的测试与仿真结果基本吻合。

设计了一种基于站立结构的太赫兹超材料增透膜。利用双开口环站立结构实现了对太赫兹波段反射的抑制，使得该增透膜的反射率最低减小至0.001，反射率在0.1以下的带宽可达0.45 THz。分析了该超材料增透膜的工作机理，研究了两个开口环之间的距离以及聚合物基底的厚度对超材料增透膜性能的影响，并与单开口环结构的增透膜进行了性能对比。仿真及分析结果表明，所设计的超材料增透膜具有优异的宽带反射抑制性能和较大的制作参数容差特性。

超材料吸波体通常是由一些在介质基底表面上周期分布的亚波长开口环谐振器(SRRs)组成, 它们的吸收率在很大程度上取决于顶层SRRs的结构细节及介质的材料性质。利用时域有限积分法(FITD)对太赫兹波的超材料吸波体进行传输特性研究, 分析了PI介质厚度、单元尺寸、开口环谐振器宽度、顶层silicon的电导率和PI介质的介电常数对太赫兹波超材料吸波体吸收峰位置和吸收率大小的影响。此超材料吸波体的特性研究对太赫兹波调制器、滤波器、吸收器及偏振器等器件设计和制备具有一定的指导意义。

在硅衬底上设计了一种单开口环谐振器，对其太赫兹频段内的透射性质进行了研究。假定通过光注入方式改变衬底硅的电导率，实现了谐振环的双谐振透射率可调。将砷化镓材料生长于该谐振环的开口处，通过光注入方式改变砷化镓材料的电导率，可以实现谐振环的双频LC共振和偶极子共振模式与单频闭合环共振模式之间的转换。这种通过光注入改变半导体材料电导率的方法，可以在不破坏原来谐振器件物理结构的前提下，实现谐振环谐振模式的可逆转换。

基于左手介质的传输线理论，经过估算尺寸后设计出相应的结构并仿真得到散射参量，然后利用Smith的参量提取方法提取有效介电常量、有效磁导率和折射率，对一种双层金属开口环谐振器结构的U波段左手材料的传输特性和电磁参量特性进行分析.数值仿真结果表明，该结构在48.8~59.9 GHz频带内有效介电常量和有效磁导率均为负值，同时在该频率范围内具有负折射特性，从而证实了该结构在U波段的左手特性，对左手介质在更高波段的研究具有一定的参考意义.

控制电磁波的传播方向，甚至控制包括光波在内的波的传播方向，是一个充满前景的研究方向。本文对可控负折射率材料进行了研究，利用折射率的变化则可以实现波方向上的可控。根据对双金属环阵列结构产生负磁导率特性的分析，研究了该结构金属环局部开口状态至局部闭合状态导致的磁导率及最后导致折射率的变化，发现开闭口出现的不同特性，设计了双金属环局部闭合状态阵列可控结构的方案。分别对开口金属环阵列和局部闭合金属环阵列进行磁导率及它们与金属带组合结构折射率的实验，与理论结果相比较，并且对本文所设计的可控负折射率阵列结构进行了验证。最终结果证明，通过设计的这个结构，可以实现某一微波波段波传播的两个方向的控制，同时本文的实验结论也证明了利用折射率的改变来控制波的传输方向是可行的。应用合理的结构，通过操控电场，可以实现在波在方向上的改变。这对于研究和工程应用都有着可行的巨大潜力。