[發(fā)明專利]一種工字型左手材料

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• 申請日: 2017-12-30
• 公開（公告）號: CN108199147A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發(fā)明（設計）人: 金杰;何政蕊;張赟
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉子文

本發(fā)明公開了一種工字型左手材料，包括由介質(zhì)基板構成的單元結構，介質(zhì)基板由介電常數(shù)為4～4.8、損耗正切值為0.02的環(huán)氧樹脂板制成，所述介質(zhì)基板的高度為3～3.6mm，高度為1.2～1.6mm，厚度為0.5mm；所述介質(zhì)基板的一側鍍有工字型結構的鍍銅；所述單元結構沿三維立體方向分別擴張延伸相互連接形成有工字型結構陣列，所述工字型結構陣列沿沿X軸方向設置為理想磁邊界條件PHC，Z軸的方向設置為理想導體邊界條件PEC，電磁波沿Y軸方向入射，設置激勵方式為波阻抗激勵，在Y方向上具有左手特性。

技術領域

本發(fā)明涉及超材料領域，具體涉及一種工字型左手材料。

背景技術

Veselago在1968年提出了左手材料的概念，并指出其介電常數(shù)和磁導率在一定電磁波頻段內(nèi)同時為負，且具有諸如負折射現(xiàn)象、完美透鏡效應、逆Doppler效應等很多奇異的電磁特性。正是由于這些特殊的電磁特性，才使得左手材料在光學成像、天線系統(tǒng)、微波器件以及電磁隱身等領域具有廣泛且重要的應用。然而這一理論直到三十年后才由Smith通過金屬導線和開口諧振環(huán)結合體的形式首次實現(xiàn)。自此以后，左手材料的研究走上了飛速發(fā)展得快車道。

在近十幾年的時間里，左手材料得到了長足的發(fā)展，各種不同設計類型不斷地被提出。大體上，這些結構可根據(jù)電磁波的入射方向分為兩種類型：一種是電磁波平行入射介質(zhì)基板形式，如“巨”字形結構、歐米伽結構等；另一種是電磁波平行入射介質(zhì)基板形式，如工字型、網(wǎng)格形結構等。但是垂直入射結構相對于平行入射有著明顯的缺點，例如容易導致屏蔽效應(screening effects)，吸收損耗(absorption loss)較大等。而這些缺點都是實用環(huán)境所盡量避免的.在平行入射結構中，又可按結構類型分為單面和雙面兩種。雙面結構由于要在介質(zhì)基板的兩側都進行結構蝕刻，增加了制作的難度，同時損耗也普遍偏大，也不是實用結構的首選。所以，現(xiàn)階段單面平行入射的左手材料結構是研究的主要方向。目前已經(jīng)出現(xiàn)了多種單面結構，如Nasrin的十字金屬線對結構的左手材料，陳春暉的磁諧振器與共面短金屬導線相結合的左手材料等。而這些結構普遍存在著結構復雜、帶寬窄、損耗大以及體積大等一系列問題，嚴重限制了左手材料的應用和發(fā)展。因此制作出寬頻帶、低損耗、小單元的新型單面左手材料勢在必行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種具有寬頻帶、低損耗、小單元、結構簡單、易于制作的工字型左手材料。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種工字型左手材料，包括由介質(zhì)基板構成的單元結構，介質(zhì)基板由介電常數(shù)為4～4.8、損耗正切值為0.02的環(huán)氧樹脂板制成，所述介質(zhì)基板的高度為3～3.6mm，高度為1.2～1.6mm，厚度為0.5mm；所述介質(zhì)基板的一側鍍有工字型結構的鍍銅；所述單元結構沿三維立體方向分別擴張延伸相互連接形成有工字型結構陣列，所述工字型結構陣列沿沿X軸方向設置為理想磁邊界條件PHC，Z軸的方向設置為理想導體邊界條件PEC，電磁波沿Y軸方向入射，設置激勵方式為波阻抗激勵，在Y方向上具有左手特性。

進一步的，單元結構之間通過介電常數(shù)近似于空氣的材料相互連接。

進一步的，所述鍍銅的寬度為0.12mm，厚度為0.035mm。

進一步的，所述工字型結構的豎向鍍銅長度為2.6mm。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的技術方案所帶來的有益效果是：

通過仿真分析得到本發(fā)明左手材料在8.77GHz～13.93GHz頻段內(nèi)等效介電常數(shù)、等效磁導率、折射率同時為負，絕對帶寬為5.16GHz，相對帶寬為45.46％，單元電尺寸僅為0.05，單元損耗低至0.27dB，體現(xiàn)了具有該工字型結構的左手材料的優(yōu)良性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明左手材料單元結構及尺寸結構示意圖。