[發明專利]多頻段左手材料結構

有效

• 申請號: 201710361632.4
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107221753B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 姜文;華烽;程通;龔書喜
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00
• 代理公司: 61205 陜西電子工業專利中心
• 代理人: 王品華

本發明提出一種多頻段左手材料結構，解決現有左手材料結構雙負頻段數目少的問題，包括介質基板、第一諧振單元、第二諧振單元，第一諧振單元和第二諧振單元由“I”型金屬細帶和兩個相同的“L”型金屬結構與“巾”型金屬結構組成，第一諧振單元和第二諧振單元印制在介質基板兩側，且三者的幾何中心重合，本發明通過兩層相互垂直交叉的諧振單元，使左手材料結構的雙負頻段達到三個，三個雙負頻段分別為2.7～4GHz、6.5～6.7GHz、10.1～10.7GHz，且最高相對帶寬達到38.8％。本發明有著雙負頻段數目多，最大相對帶寬高的特點，可用于實現左手材料在光學成像、微波器件、天線系統、電磁隱身等領域的應用。

技術領域

本發明屬于電磁介質特性研究技術領域，具體涉及一種多頻段左手材料結構諧振單元的設計，可用于實現左手材料在光學成像、微波器件、天線系統、電磁隱身等領域的應用。

背景技術

左手材料是一種新型的人工復合材料，左手材料的顯著特性就是介電常數ε和磁導率μ在一定的電磁波頻段內同時為負，但是仍然遵守Maxwell方程組，而傳統介質的介電常數和磁導率都是正的。因為在介質中傳播的電磁波的特征是由介電常數和磁導率共同決定的，于是與常規介質不同，在左手材料中傳播的電磁波的相速度和群速度方向相反，電磁波的能量傳播方向和相速度方向相反，和之間滿足左手螺旋關系而不是右手螺旋關系，因此得名左手材料。

1968年前蘇聯科學家Veselago首次提出左手材料的思想，隨后英國物理學家Pendry等先后設計并提出由周期排列的細金屬棒陣列(rod)和金屬諧振環(SRR)組成的人工媒質，分別得到了微波段負介電常數與負磁導率的特異性材料，之后Chen等研究者分別研究了將諧振環與金屬線集合于一起的”弓”型、“Ω”型、“工”型結構的左手材料。從此以后又不斷出現了一些新結構包括螺旋環型結構、樹枝型結構、蘑菇型結構、雙S型結構。Z型結構、H型結構等。這些左手材料單元結構的普遍存在了雙負頻段個數少，最大相對帶寬窄的問題。例如：

廈門大學在其申請的專利《一種雙頻段背向交叉耦合周期排列左手材料及其制備方法》(申請號：201410045559.6，公開號：CN 103746190 A)中，提出了一種由形如“E”字型的三叉結構金屬線單元組成的左手材料，通過在微波介質材料基板兩側印制至少三個相互對稱的三叉金屬線單元可以實現在12GHz與17GHz附近兩個不同頻段上同時產生負介電常數和負磁導率，但是其制備方法比較麻煩，且雙負頻段僅有兩個。

田子建等人在物理學報上發表的一篇名為《基于雙∑形金屬條的雙向左手材料》一文中，提出了一種基于雙∑形金屬條的雙向型二維左手材料結構，該結構由介質基板和兩個方向對稱放置在介質基板兩側的∑形金屬條組成，在電磁波平行入射和垂直入射兩種情況下，都能夠實現雙負特性，達到了在同一個材料上實現兩個雙負波段的目的，但是其缺點是兩個雙負頻段是在電磁波從不同方向入射到結構的情況下產生的，實現起來比較復雜，而且雙負頻段數量較少。

總而言之，現有的左手材料結構普遍存在雙負頻段少的缺點，這極大的限制了左手材料結構的應用前景。

發明內容

本發明的目的在于提出一種多頻段左手材料結構，用于解決現有左手材料結構存在的雙負頻段數目少的問題，擴大左手材料結構的應用范圍。

為了實現上述目的，本發明采取的技術方案為：

多頻段左手材料結構，包括介質基板1、第一諧振單元2和第二諧振單元3，所述第一諧振單元2印制在介質基板1的上表面，第二諧振單元3印制在介質基板1的下表面；