一种新型人工电磁材料制造技术

本发明专利技术提供一种新型人工电磁材料，所述人工电磁材料包括：片状基板，附着在所述片状基板上的人造微结构，所述人造微结构有至少一对，每对人造微结构包括附着在所述基板上的第一人造微结构和第二人造微结构，所述片状基板上阵列排布有多个人造微结构。本发明专利技术实施例通过两个不同的人造微结构得到两个谐振峰，使得在所述两个谐振峰之间能够实现ε从零开始平滑渐变，并且由仿真图比较可知，改变人造微结构的尺寸大小可以使得谐振峰在一定频段内前移或后移，进而调节介电常数从零开始平滑渐变的频段，具体的变化规律为：减小微结构的尺寸，谐振峰会后移；增加微结构的尺寸，谐振峰会前移。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电磁领域，更具体的说，涉及一种新型人工电磁材料。
技术介绍
人工电磁材料，俗称超材料，是一种新型人工合成材料，是由非金属材料制成的基板和附着在基板表面上或嵌入在基板内部的多个人造微结构构成的。基板可以虚拟地划分为矩形阵列排布的多个方形基板单元，每个基板单元上附着有一个人造微结构从而形成一个超材料单元，整个超材料即是由数十万、百万甚至上亿的这样的超材料单元组成的，就像晶体是由无数的晶格按照一定的排布构成的。每个超材料单元上的人造微结构相同或者不完全相同。人造微结构是组成一定几何图形的圆柱形或扁平状金属丝，例如组成圆环形、工字型的金属丝等。由于人造微结构的存在，每个超材料单元具有不同于基板本身的等效介电常数和等效磁导率，因此所有的超材料单元构成的超材料对电场和磁场呈现出特殊的响应特性；同时，对人造微结构设计不同的具体结构和形状，可改变其单元的等效介电常数和等效磁导率，进而改变整个超材料的响应特性。介电常数是以绝缘材料为介质与以真空为介质制成同尺寸电容器的电容量之比值，通常使用希腊字母ε表示，其表示在单位电场中，单位体积内积蓄的静电能量的大小。介电常数表征电介质极化并储存电荷的能力。如果有高介电常数的材料放在电场中，电场的强度会在电介质内有可观的下降。在高介电常数材料中，电磁波波长很短，可以大大缩小射频及微波器件的尺寸。现有的材料绝大多数介电常数的变化范围都很小，且通常为大于零的介电常数。现有的人工电磁材料设计生产工艺中通常采用工字型人造微结构去改变空间中的介电常数分布。这种结构产生的介电常数分布通常在关注的频率段内只产生一次协振，因而介电常数变化范围比较小，且通常都是从一个比较大的值开始变化，然而实际应用中通常需要从零开始变化的介电常数。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种新型人工电磁材料，该材料在一定的频段内具有宽频高介电常数且在另一频段内具有由零开始逐渐增大的介电常数分布。本专利技术实施例是这样实现的，一种新型人工电磁材料，所述材料包括片状基板，附着在所述片状基板上的人造微结构，所述人造微结构有至少一对，每对人造微结构包括附着在所述基板上的第一人造微结构和第二人造微结构。本专利技术实施例通过两个不同的人造微结构得到两个谐振峰，使得在所述两个谐振峰之间能够实现ε从零开始平滑渐变，并且由仿真图比较可知，改变人造微结构的尺寸大小可以使得谐振峰在一定频段内前移或后移，进而调节ε从零开始平滑渐变的频段，具体的变化规律为减小微结构的尺寸，能够使ε所述频段带宽变宽，谐振峰会后移；增加微结构的尺寸，能够使ε所述频段带宽变宽，谐振峰会前移，并且所述人工电磁材料在第一个谐振峰的前面具有宽频高介电常数，可以满足特定场合的需求。附图说明图I所示为本专利技术优选实施例一提供的人工电磁材料的结构图；图2所示为本专利技术优选实施例二提供的人工电磁材料的结构图；图3所示为本专利技术优选实施例一提供的人工电磁材料介电常数的仿真示意图；图4所示为本专利技术优选实施例二提供的人工电磁材料介电常数的仿真示意图；图5所示为本专利技术实施例提供的第一人造微结构的又一实施例；图6所示为本专利技术实施例一提供的人造微结构对应的数据。·具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例通过两个不同的人造微结构得到两个谐振峰，使得在所述两个谐振峰之间能够实现ε从零开始平滑渐变，并且由仿真图比较可知，改变人造微结构的尺寸大小可以使得谐振峰在一定频段内前移或后移，进而调节ε从零开始平滑渐变的频段，具体的变化规律为减小微结构的尺寸，能够使ε所述频段带宽变宽，谐振峰会后移；增加微结构的尺寸，能够使ε所述频段带宽变宽，谐振峰会前移，并且所述电磁材料在第一个谐振峰的前面具有宽频高介电常数，可以满足特定场合的需求。如图I所示为本专利技术优选实施例一提供的人工电磁材料的结构图，为了便于说明，仅不出与本专利技术实施例相关的部分，包括片状基板1，附着在所述基板I上的人造微结构2。在本专利技术实施例中，基板通常选用环氧树脂、聚四氟乙烯、陶瓷等材料制成，人造微结构为银线或铜线等金属丝线构成的具有一定几何图案的平面结构。每个基板可虚拟地划分为多个长度和宽度分别相等的方体形网格，每个网格的厚度等于基板的厚度，长度和宽度则不大于将要响应的入射电磁波波长的十分之一。每一个方体形网格为一个基板单元，每个基板单元及其表面上附着的人造微结构构成一个材料单元，每个材料片层可以看作是由这些材料单元以一个材料单元的宽度为行间距、长度为列间距进行阵列得到的。每个基板单元附着至少一对人造微结构，包括第一人造微结构和第二人造微结构，所述第一、第二人造微结构组合成一个新的人造微结构，以使介质基板I表现出不同的介电常数。并且第一、第二人造微结构为尺寸不同的两个ELC结构。并且所述第一人造微结构、第二人造微结构可以互换。如图I所示，第一人造微结构是由两个工字型金属环呈90°相交构成的雪花结构。第二人造微结构与第一人造微结构I相似，除了由两个工字型金属环呈90°相交外，还包括自每个工字型的横边弯折向交点延伸但不接触的金属线。需要指出的是，所述第二人造微结构工字型横边的弯折包括但不限于呈一定度数向交点弯折，呈圆弧状向交点弯折；如图5所示所述工字型的横边的端线可以为直线也可以为圆弧；另外所述第一人造微结构和第二人造微结构可以互换。如图2所示，为本专利技术的优选实施例二提供的人工电磁材料的结构图，在优选实施例二中第一人造微结构的工字型横边延长了尺寸，即变大了第一人造微结构的横边尺寸。需要指出的是，优选实施例一、二提供的第二人造微结构的尺寸与第一人造微结构的尺寸相同，并且所述第二人造微结构的中心点位于第一人造微结构中心点的水平或垂直延长线上。图3所示为本专利技术优选实施例一提供的人工电磁材料的介电常数的仿真示意图，各仿真参数如图6所示，其中S2为O. Imm, S3为O. 7mm, S4为1mm，第二微结构弯折的角度 为45°，S5为2. 1mm，S6为O. 7mm，S7为O. 4臟。由图3可知优选实施例一提供的人工电磁材料在为9. 4GHZ出现第一个谐振峰，在f2为12. 5GHZ出现第二个谐振峰，在两个谐振峰之间的&为10.4GHZ出现了 ε为零的情况，并且在f为10. 4 IlGHZ频段，介电常数从零开始缓慢变化，带宽为O. 6GHZ。图4所示为本专利技术优选实施例二提供的人工电磁材料的介电常数的仿真示意图，其对应的数据与图6相同,仅把S3改为2_。由图4可知优选实施例二提供的人工电磁材料在f4为9. 2GHZ出现第一个谐振峰，在f5为10. 5GHZ出现第二个谐振峰，在两个谐振峰之间f6为10GHZ出现了 ε为零的情况。由图3和图4的仿真示意图可知，本专利技术实施例通过两个不同的人造微结构得到两个谐振峰，使得在所述两个谐振峰之间能够实现ε从零开始平滑渐变，并且由仿真图比较可知，改变人造微结构的尺寸大小可以使得谐振峰在一定频段内前移或后移，进而调节ε从零开始平滑渐变的频段，具体的减小微结构的尺寸，能够使ε频段带宽变宽，谐振峰会后移；增加微结构的尺寸，能够使ε频段带宽变宽，谐振峰会前移。在上述实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型人工电磁材料，包括：片状基板，附着在所述片状基板上的人造微结构，其特征在于，所述人造微结构有至少一对，每对人造微结构包括附着在所述基板上的第一人造微结构和第二人造微结构，所述片状基板上阵列排布有多个人造微结构。

【技术特征摘要】
1.一种新型人工电磁材料，包括片状基板，附着在所述片状基板上的人造微结构，其特征在于，所述人造微结构有至少一对，每对人造微结构包括附着在所述基板上的第一人造微结构和第二人造微结构，所述片状基板上阵列排布有多个人造微结构。2.如权利要求I所述的人工电磁材料，其特征在于，所述第一人造微结构和第二人造微结构的形状不同。3.如权利要求2所述的人工电磁材料，其特征在于，所述第二人造微结构由第一人造微结构演变而来。4.如权利要求3所述的人工电磁材料，其特征在于，所述第一人造微结构由两个工字型呈90°相交构成的雪花结构，第二人造微结构除了由两个工字型呈90°相交外，还包括自每个工字型的横边弯折向交点延伸但...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘若鹏，栾琳，寇超锋，蒋楠楠，
申请(专利权)人：深圳光启高等理工研究院，深圳光启创新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：