基于波浪结构的伞状异形环单面左手材料制造技术

基于波浪结构的伞状异形环单面左手材料，涉及左手材料。设有单面覆有金属良导体层的介质基板，金属良导体层刻蚀有波浪结构的伞状异形环，波浪结构的伞状异形环的上部是一半圆弧线，中部是一段与伞状中心对称轴垂直的波浪结构，波浪结构的总体长度等于圆弧线的直径与圆弧线的宽度之和，波浪结构与上部圆弧线有微小缝隙，波浪结构和上部圆弧线构成一个异形环；波浪结构的伞状异形环的中心对称轴上是一直金属棒，从圆弧顶部垂直穿过波浪结构到底部，形成其柄部，金属棒将半圆弧线与波浪结构连接起来。制作过程十分简单；伞状异形环单面结构具有较强的电谐振和磁谐振，且双负频段内损耗较小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及左手材料，尤其是涉及一种基于波浪结构的伞状异形环单面左手材料。
技术介绍
左手材料(Left-HandedMaterial)又称双负材料(DoubleNegativeMaterial)，相对于右手材料而言，具有在某一频率范围内其等效介电常数和等效磁导率同时为负值的独有特性。这一设想是由前苏联物理学家V.G.Veselago率先提出的[1]，后来被研究者们从理论上证明并在实验中得到合成。在左手材料的实现得到世界的公认后，新的问题又出现了，Smith教授等人提出的材料存在诸多缺点，如左手结构单元尺寸大、损耗大、双负带宽窄，这使得左手材料在应用中受到了很大的限制。因此国内外大批学者开始转向研究其它形式或其它形状、性能更好的左手材料。2006年北京理工大学胡更开等人[2]基于LC谐振原理设计了两种拍型左手结构。2007年西北工业大学赵晓鹏教授等人[3]设计出了具有双负特性的单面H型左手结构，但所设计的结构尺寸较大，不便于在实际工程中的应用。2009年伊朗塔比阿特莫达勒斯大学的Nasrin等人[4]提出了以S型结构为基础的螺旋谐振环和双棒结构，可通过调节背面双棒的宽度和两者间的距离来控制螺旋S结构的电等离子频率从而实现频率可调。2010年美国德克萨斯大学FabioUrbani提出一款二维周期菱形单面左手结构[5]，在等效介电常数和等效磁导率同时为负的情况下能产生很高的透射峰(-8dB)，能实现很好的匹配。2011年，Nasrin等人提出的一款单面的十字切线对谐振结构[6]，该结构具有高对称性，对于任意线极化入射波都有各向同性的左手响应。2013年，厦门大学微波与光子课题组设计出一种双“E”嵌套金属结构结合金属线的新型左手材料结构单元[7]，耦合调节棒可以很方便地调节左手材料中心频点及耦合深度。将左手材料应用到微带天线的设计中，相对于传统的微带天线拥有显著的优势。比如可以抑制表面波效应、拓宽天线带宽、提高天线的方向性和增益、提高辐射效率、实现多频带、减小天线尺寸等。自SRR型结构的左手材料之后，广大国内外学者研究并设计了各种变形结构，如：Ω型结构[8-9]、P型结构[10]、巨字型结构[11]、U型结构[12]等左手材料单元。单元结构也从最初的双面逐步发展到单面结构，这不仅在制作工艺更容易获得，也方便了左手材料在实际工程中形成立体结构的应用。在近十年里，对左手材料的构造技术方面研究依然十分热门，主要研究目的是为获得尺寸更小、双负频带更宽、透射更明显、频点自由可控等特征的左手单元。参考文献：[1]ShelbyRA,SmithDR,SchultzS.Experimentalverificationofanegativeindexofrefraction[J].science,2001,292(5514):77-79.[2]CaiX,HuG.Pat-shapeLeft-handedMaterialandRelativeBand-widthofAnalogousMetamaterials[C]//Biophotonics,NanophotonicsandMetamaterials,2006.Metamaterials2006.InternationalSymposiumon.IEEE,2006:502-505.[3]刘亚红，罗春荣，赵晓鹏.同时实现介电常数和磁导率为负的H型结构单元左手材料[J].物理学报,2007,56(10):5883-5889.[4]AmiriN,ForooraghiK,AtlasbafZ.Designandsimulationofanoveldoublenegativemetamaterial[C]//MicrowaveConference,2009.APMC2009.AsiaPacific.IEEE,2009:728-730.[5]UrbaniF.ExperimentalAnalysisofNovelSingle-SidedLeft-HandedMetamaterial[J].IEEEAntennas&WirelessPropagationLetters,2010,9(1):720-723.[6]AmiriN,ForooraghiK,AtlasbafZ.AWidebandUniplanarPolarizationIndependentLeft-HandedMetamaterial[J].IEEEAntennas&WirelessPropagationLetters,2011,PP(7):1-1.[7]李海雄.微波左手材料单元结构设计和电磁特性的数值分析研究[D].厦门大学，2013.[8]SimovskiCR,HeS.Frequencyrangeandexplicitexpressionsfornegativepermittivityandpermeabilityforanisotropicmediumformedbyalatticeofperfectlyconductingja:mathparticles[J].PhysicsLettersA,2003,311(s2–3):254-263.[9]SimovskiCR,SauviacB.Towardcreatingisotropicmicrowavecompositeswithnegativerefraction[J].RadioScience,2004,39(2):571-583.[10]金大琳.左手材料及其在天线的应用研究[D].电子科技大学，2013.[11]杨一鸣，屈绍波，王甲富，等.由同时具有磁谐振和电谐振结构组成的左手材料[J].物理学报，2009，58(2):1031-1035.[12]MallikA,KunduS,GoniMO.Designofanoveltwo-rectangularU-shapeddoublenegativemetamaterial[C]//Informatics,Electronics&Vision(ICIEV),2013InternationalConferenceon.IEEE,2013:1-6.
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的上述不足，克服传统左手材料的复杂性，提供只需要一种简单的结构单元，就可以获得较宽的双负特性和负折射率，成本低廉，便于生产的基于波浪结构的伞状异形环单面左手材料。本专利技术设有单面覆有金属良导体层的介质基板，金属良导体层刻蚀有波浪结构的伞状异形环，波浪结构的伞状异形环的上部是一半圆弧线，中部是一段与伞状中心对称轴垂直的波浪结构，波浪结构的总体长度等于圆弧线的直径与圆弧线的宽度之和，波浪结构与上部圆弧线有微小缝隙，波浪结构和上部圆弧线构成一个异形环；波浪结构的伞状异形环的中心对称轴上是一直金属棒，从圆弧顶部垂直穿过波浪结构到底部，形成其柄部，金属棒将半圆弧线与波浪结构连接起来。所述介质基板可采用微波介质基板，所述介质基板的介电常数为2～8，形状为正方形，正方形边长为7～14mm，厚度为0.5～1mm，所述金属良导体层的厚度为0.01～0.03mm。所述圆弧线顶端与介质基板的边缘的距离为0.4～0.7mm，圆弧线以介质本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于波浪结构的伞状异形环单面左手材料，其特征在于设有单面覆有金属良导体层的介质基板，金属良导体层刻蚀有波浪结构的伞状异形环，波浪结构的伞状异形环的上部是一半圆弧线，中部是一段与伞状中心对称轴垂直的波浪结构，波浪结构的总体长度等于圆弧线的直径与圆弧线的宽度之和，波浪结构与上部圆弧线有微小缝隙，波浪结构和上部圆弧线构成一个异形环；波浪结构的伞状异形环的中心对称轴上是一直金属棒，从圆弧顶部垂直穿过波浪结构到底部，形成其柄部，金属棒将半圆弧线与波浪结构连接起来。

【技术特征摘要】
1.基于波浪结构的伞状异形环单面左手材料，其特征在于设有单面覆有金属良导体层的介质基板，金属良导体层刻蚀有波浪结构的伞状异形环，波浪结构的伞状异形环的上部是一半圆弧线，中部是一段与伞状中心对称轴垂直的波浪结构，波浪结构的总体长度等于圆弧线的直径与圆弧线的宽度之和，波浪结构与上部圆弧线有微小缝隙，波浪结构和上部圆弧线构成一个异形环；波浪结构的伞状异形环的中心对称轴上是一直金属棒，从圆弧顶部垂直穿过波浪结构到底部，形成其柄部，金属棒将半圆弧线与波浪结构连接起来。2.如权利要求1所述基于波浪结构的伞状异形环单面左手材料，其特征在于所述介质基板采用微波介质基板。3.如权利要求1所述基于波浪结构的伞状异形环单面左手材料，其特征在于所述介质基板的介电常数为2～8，形状为正方形，正方形边长为7～14mm，厚度为0.5～1mm，所述金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：周建华，聂敬，游佰强，董明烨，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35