本發明專利技術涉及一種左手材料，特別涉及一種基于雙∑形金屬條的雙入射左手材料。該材料的結構單元由介質基板和雙∑形金屬條組成，其特征在于所述雙∑形金屬條反向對稱刻蝕在介質基板的兩側。本發明專利技術只需一種∑形金屬條結構單元，就可以同時實現雙入射特性和左手特性，即在電磁波平行入射和垂直入射兩種情況下，同時實現負介電常數和負磁導率，通過調節單元的參數尺寸，可以改變雙負頻段。該結構的雙入射特性拓寬了電磁波的入射角度，對左手材料的多維化和多向化發展提供了重要參考價值。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種左手材料，特別涉及一種基于雙Σ形金屬條的雙入射左手材料。
技術介紹
左手材料(left-handed metamaterial)是一種介電常數ε和磁導率μ同時為負的材料，最早是由前蘇聯的Veselago在1968年從理論上提出的，直到2001年，Smith首次提出了金屬線和SRRs的組合結構，人工實現了 ε和μ同時為負的材料，并實驗證實了負折射現象，從此奠定了左手材料的研究基礎。由于左手材料所具有的奇異電磁特性，使其成為了物理界研究的焦點，它在光學成像，微帶傳輸線，天線雷達，電磁隱身和電磁加熱等領域都具有廣闊的應用前景。隨著左手材料的快速發展，出現了越來越多的設計形式，根據電磁波的入射方向， 左手材料可以分為兩種一種是電磁波平行入射介質基板實現左手特性，如對稱環結構、Ω形結構、雙S形結構等；一種是電磁波垂直入射介質基板實現左手特性，如金屬線對結構、漁網形結構、樹枝形結構等。上述的兩種類型分別從兩個不同方向實現了雙負特性，但并不能滿足兩個方向同時實現雙負特性，具有很大的局限性，多維數和多方向的左手材料才能更好的滿足實際應用的需求。
技術實現思路
本專利技術的目的是克服傳統左手材料的復雜性和入射方向的局限性，提供一種基于雙Σ形金屬條的雙入射左手材料，只需一種簡單的結構單元，就可以同時實現雙入射特性，成本低廉，便于加工和生產。本專利技術的構思是設計反向對稱放置在介質基板兩側的雙Σ形金屬條，在電磁波平行入射和垂直入射兩種情況下，同時實現負介電常數和負磁導率，從而實現雙入射特性的左手材料，通過改變結構單元的參數尺寸，可以調整雙負頻帶。本專利技術的基于雙Σ形金屬條的雙入射左手材料，該材料的結構單元由介質基板和雙Σ形金屬條組成，其特征在于所述雙Σ形金屬條反向對稱刻蝕在介質基板的兩側。所述介質基板采用介電常數為9. 8的氧化鋁陶瓷。所述雙Σ形金屬條寬度b = 6mm±2mm,高度h = 9mm±2mm,中部缺口長度g =4mm+ 1mm,中間細金屬條寬度s = O. 9mm±0. 2mm.。所述雙Σ形金屬條采取覆銅技術刻蝕在介質基板兩側,覆銅厚度為0.035mm。制備的工藝過程分為以下兩種(I)在單層介質基板上將雙Σ形金屬條結構單元進行周期排布形成陣列，制備單層的雙Σ形金屬條左手材料，陣列中結構單元的間距為I IOmm ;(2)使用多片尺寸相同的單層雙Σ形金屬條左手材料經過熱壓處理，制備多層的雙Σ形金屬條左手材料，且每兩層雙Σ形金屬條左手材料之間要加入一層空白的介質基板。本專利技術的有效技術增益體現在幾個方面I.結構簡單，制作方便。本專利技術的基于雙Σ形金屬條的雙入射左手材料只采用了一種Σ形金屬條結構單元，結構簡單，易于加工。2.結構穩定。本專利技術的基于雙Σ形金屬條的雙入射左手材料采用了氧化鋁陶瓷介質基板，它比一般的高分子基板具有更高的強度和耐高溫性能，可以適應各種環境。3.雙入射特性。本專利技術的基于雙Σ形金屬條的雙入射左手材料可以在電磁波平行入射和垂直入射兩種情況下，同時實現負介電常數和負磁導率，拓寬了電磁波的入射角度，可以滿足實際應用中的綜合需求。4.便于工程設計。本專利技術的基于雙Σ形金屬條的雙入射左手材料可以通過調整結構單元的主要參數，實現不同的雙負頻段，便于工程設計和調整。附圖說明 圖I是本專利技術實施例I的結構圖。圖2是本專利技術實施例I電磁波垂直入射的S參數圖。圖3是本專利技術實施例I電磁波垂直入射的等效參數圖，其中圖(a):等效介電常數、磁導率參數圖，(b):等效折射率參數圖。 圖4是本專利技術實施例I電磁波平行入射的S參數圖。圖5是本專利技術實施例I電磁波平行入射的等效參數圖，其中圖(a):等效介電常數、磁導率參數圖，(b):等效折射率參數圖。圖6是本專利技術實施例2的結構圖。圖7是本專利技術實施例3的結構圖。具體實施例方式本專利技術基于雙Σ形金屬條的雙入射左手材料，該材料的結構單元由介質基板和雙Σ形金屬條組成，雙Σ形金屬條反向對稱刻蝕在介質基板的兩側，雙Σ形金屬條采取覆銅技術刻蝕在介質基板兩側，覆銅厚度為0.035mm。雙Σ形金屬條寬度b = 6mm±2mm，高度h=9_±2mm,中部缺口長度g = 4mm土 1_,中間細金屬條寬度s = O. 9mm±0. 2mm。介質基板采用介電常數為9. 8的氧化鋁陶瓷。雙Σ形金屬條結構單元通過周期排列可以在單層介質基板形成陣列，多層介質基板陣列通過熱壓處理可形成多層的二維雙Σ形金屬條左手材料。本專利技術的優選實施例(結合附圖)詳述如下實施例I :如圖1，本實施例的結構單元由介質基板和雙Σ形金屬條組成，雙Σ形金屬條反向對稱刻蝕在介質基板的兩側，雙Σ形金屬條采取覆銅技術刻蝕在介質基板兩偵1J,覆銅厚度為O. 035mm。雙Σ形金屬條寬度b = 6mm,高度h = 9mm,中部缺口長度g =4mm,中間細金屬條寬度s = 0. 9mm,介質基板厚度為O. 5mm。根據電磁波垂直和平行入射兩個方向分析結構單元，先分析垂直入射介質基板的情況，如圖2是該結構S參數的幅度曲線，如圖3是等效介電常數、磁導率和等效折射率的參數圖，該結構在8. 67 9. 02GHz頻帶內ε和μ實部同時為負，出現左手通帶，在7. 73 9. 70GHz具有負的等效折射率。當電磁波平行入射時，如圖4是該結構的S參數的幅度曲線，各項等效參數如圖5所示，該結構在8. 58 8. 88GHz頻帶內ε和μ實部同時為負，出現左手通帶，在8. 05 9. 07GHz具有負的等效折射率。當電磁波垂直射入介質基板的情況下，介質基板兩側的Σ形金屬條相互耦合，形成磁諧振從而產生負磁導率，而Σ形金屬條本身的等離子體效應產生負介電常數，從而實現雙負特性。當電磁波平行射入介質基板的情況下，介質基板兩側的Σ形金屬條由于反相對稱放置，會形成環形電路，從而形成了磁諧振同時產生負磁導率，負介電常數也由Σ形金屬條本身的等離子體效應產生，也實現了雙負特性。實施例2 :如圖6，本實施例將雙Σ形金屬條結構單元進行周期排列在單層介質基板上形成陣列，制備單層的雙Σ形金屬條左手材料，雙Σ形金屬條結構單元參數與實施例I相同，陣列中結構單元間距為I. 5mm。實施例3 :如圖7，本實施例將實施例2中的單層雙Σ形金屬條左手材料進行熱壓 處理，形成5層的二維左手材料，其中每兩層雙Σ形金屬條左手材料之間插入一層空白的介質基板，即由3層金屬陣列介質基板和兩層空白介質基板構成。權利要求1.一種基于雙Σ形金屬條的雙入射左手材料，該材料的結構單元由介質基板和雙Σ形金屬條組成，其特征在于所述雙Σ形金屬條反向對稱刻蝕在介質基板的兩側。2.根據權利要求I所述的基于雙Σ形金屬條的雙入射左手材料，其特征在于所述介質基板采用介電常數為9. 8的氧化鋁陶瓷。3.根據權利要求I所述的基于雙Σ形金屬條的雙入射左手材料，其特征在于所述雙Σ形金屬條寬度b = 6_±2mm,高度h = 9_±2mm,中部缺口長度g = 4mm土 1_,中間細金屬條寬度 s = 0. 9_±0· 2mm.。4.根據權利要求I所述的基于雙Σ形金屬條的雙入射左手材料，其特征在于所述雙Σ形金屬條采取覆銅技術刻蝕在介質基板兩側，覆銅厚度為O. 035mm。5.根據權利要求I所述的基于雙Σ形金屬條的雙入射左手材料，其特征在于制備的工 藝過程分為以本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于雙∑形金屬條的雙入射左手材料，該材料的結構單元由介質基板和雙∑形金屬條組成，其特征在于所述雙∑形金屬條反向對稱刻蝕在介質基板的兩側。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：田子建，陳文超，
申請(專利權)人：中國礦業大學北京，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。