[实用新型]一种双入射型电磁超材料

说明书

技术领域

本实用新型涉及左手材料，特别是一种双入射型电磁超材料，可以更好地实现左手材料的实用价值。

背景技术

左手材料(left-handed mentamaterials,LHMs)是由前苏联的物理学家Vector Veselago在1968年提出的一种理论上存在的，在某一频段内介电常数ε和磁导率μ为负的不存在于自然界的特殊材料。在这一理论材料提出的30年后英国的物理学家Pendry分别研究了负介电常数和负介电常数的实现方式，即周期性排列导电金属杆(ROD)和金属开口谐振环(SRRs)。随后美国加州大学San Diego分校的Smith等物理学家于2001年在Pendry的建议之下首次制造出了在微波波段实现左手特性的金属杆和开口谐振环的组合结构，利用金属杆的等离子体效应实现负介电常数，利用金属开口谐振环的磁谐振效应实现了负的磁导率。2002年，美国的Itoh教授和加拿大的Eleftheriades教授提出来了一种基于周期性LC网络的实现左手特性的新材料设计法，即将金属自身等离子体效应和磁谐振效应集于一体的电磁一体结构。环棒结构和电磁一体结构的提出奠定了左手材料设计的理论基础，并且在随后的研究表面左手材料的奇特电磁特性在完美成像、电磁隐身、电磁加热以及天线雷达的微带贴片等领域有很广阔的应用前景，至此引发了一股左手材料的研究狂潮。

随后左手材料的研究大致可按电磁波的入射方向分为两类，即电磁波平行于介质板入射实现左手特性和垂直于介质板入射实现左手特性两类。平行入射的典型结构有双S型、对称环形、H型结构等。垂直入射实现左手特性的典型结构有树枝型结构、渔网型结构等。这两类左手材料均只能在电磁波从特定某一方向入射时才能实现左手特性，与实际应用中所需求的多方向多维数的要求不符。近年来在学者们不断努力下，双Z型结构、双Σ型结构以及双三角形金属条结构的提出，实现了在电磁波垂直入射和平行入射两种入射情况下同时实现左手特性,在左手材料的多维化研究领域中迈出了一大步，也只有多维数多方向的左手材料才能更好的满足应用需要。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服传统左手材料的复杂性和入射方向的局限性，提供一种双入射型电磁超材料。该结构制备简单，尺寸较小，不仅可以克服一维左手材料实际应用的局限性，而且可以通过改变结构的尺寸参数使结构能够在不同的频域内实现双入射左手特性，可适用于各种不同工作频带场合的应用。

本实用新型的设计方案是：一种双入射型电磁超材料，所述的电磁超材料结构包括介质基板和覆刻在所述介质基板上的金属条，其特征在于所述的金属条上刻蚀有两组金属线，所述的两条金属线反向对称刻蚀在介质基板的两侧，且位于介质基板同一侧的金属线与金属条组成几何图形等腰梯形状结构。

所述的介质基板为介电常数为9.8的氧化铝陶瓷，所述金属条采取覆铜技术刻蚀在介质基板两侧，覆铜厚度为0.01mm。

所述的电磁超材料结构包括两组相互交叉的金属线，位于所述介质基板同一侧的两条金属线与金属条成几何图形等腰梯形状结构。

所述梯形结构上底尺寸分别设置为0.1mm，0.5mm，1.0mm，1.5mm，2.0mm，2.5mm，3.0mm，不同尺度左手特性实现的频段不同。

所述的金属条宽度为a＝6mm，所述的金属条高度为L＝10mm，所述的金属条上用于蚀刻金属线的部位长度为h＝4mm，所述的金属线宽度为t＝0.5mm。

所述介质基板的厚度为d＝0.3mm。

本实用新型所达到的有益效果：

1.本实用新型结构简单，制作方便，克服了传统左手材料的结构复杂性和入射方向的单一性，且制作成本较为低廉。

2.本实用新型采用了氧化铝陶瓷材料作为介质基板，它与一般的高分子基板相比具有更高的硬度和耐高温性，可使结构具有更强的环境适应性和稳定性。

3.本实用新型的电磁超材料可以在电磁波平行入射和垂直入射两种情况下，均实现负介电常数和负磁导率，拓宽了电磁波的入射角度，可以满足实际应用中的综合需求，具有双入射左手特性，克服了一维左手材料实际应用的局限性。

4.本实用新型的电磁超材料通过改变等腰梯形状金属结构上底的尺寸参数大小，可以在不同的频域内实现双入射左手特性，能够满足各种工作频带的实用要求。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构图；

图2是本实用新型实施例1电磁波垂直入射的S参数幅度(dB)图；

图3是本实用新型实施例1电磁波垂直入射的等效电磁参数图；