本发明专利技术提供一种多频单负介电常数超材料及其制备方法，属于微波电磁材料技术领域。所述多频单负介电常数超材料的基板为环氧树脂PCB基板，基本结构单元为基于短截线连接的金属双环十字交叉型谐振结构。所述制备方法包括：通过欲调控的负介电常数谐振频段计算出所述金属双环十字交叉型谐振结构中的短截线所在直线与通道的夹角；采用电路板刻蚀技术，在环氧树脂PCB基板的一侧刻蚀出所述金属双环十字交叉型谐振结构。本发明专利技术提供的多频单负介电常数超材料的制备方法简单易行，用所述方法制备的多频单负介电常数超材料调节频段简单、性能稳定，可用于设计研究多频负折射率超材料、多频带通/带阻滤波器、多频电磁隐形材料和吸波材料等。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术提供，属于微波电磁材料
技术介绍
超材料具有很多不同于常规材料的奇异特性，比如负磁导率，负介电常数和负折射系数。正是由于这些奇异特性及其在微波电磁材料
的巨大应用前景，超材料研究已成为学术界的一大热点。电磁超材料已成为当今物理学、材料学、电磁学、光学等领域及交叉学科的重点研究对象，具有广泛的应用前景和重要的科学意义。最早对周期结构超材料进行研究的是Pendry，他于1996年提出了用周期导线阵列来实现单负介电常数，用双环开口谐振环实现单负磁导率。2000年，D.R.Smith等人基于J.B.Pendry提出的构造单负介电常数超材料、单负磁导率超材料的思想，首次人工合成出在X波段等效介电常数和等效磁导率同时为负的负折射率微波电磁超材料，实现了 1976年前苏联科学家V.G.Veselago所预言的理想负折射率电磁超材料。2006年，D.Schurig提出了一种基于电感电容谐振特性以产生单负介电常数特性的新型单负介电常数超材料，该材料中单元谐振环相互之间无需电连接，该单负介电常数超材料为单频谐振，且其工作频段不易于控制。
技术实现思路
为解决目前单负介电常数超材料单频谐振且工作频段不易于控制的问题，本专利技术提供，该多频单负介电常数超材料具有调节频段简单、性能稳定，制备方法简单易行的特点，可用于设计研究多频负折射率超材料、多频带通/带阻滤波器、多频电磁隐形材料和吸波材料等。一种多频单负介电常数超材料，所述多频单负介电常数超材料的基板为环氧树脂PCB基板，所述多频单负介电常数超材料的基本结构单元为基于短截线连接的金属双环十字交叉型谐振结构。其中，所述基于短截线连接的金属双环十字交叉型谐振结构包括:外环，内环，所述外环的内部设置有贯穿所述内环的十字交叉型通道，十字交叉型通道包括两条互相垂直的通道，十字交叉型通道将内环均匀分成4段圆弧，所述通道的两侧设置有微带线，所述微带线分别与所述4段圆弧连接形成4个独立的扇形孔，所述外环与所述4段圆弧之间均连接有短截线，这4条短截线的延长线相交于十字交叉型通道的中点，其中2条短截线位于一条直线上，另外2条短截线位于另一条直线上，这两条直线以所述通道为中线对称分布。其中，所述外环的外侧圆的半径为1.5mm 3mm,所述外环的宽度为0.1mm 0.3mm,所述外环与所述内环间隔为0.1mm 0.3mm,所述内环的宽度为0.1mm 0.3mm,所述十字交叉型通道的宽度为0.1mm 0.3mm,所述微带线的宽度为0.1mm 0.3mm,所述短截线的宽度为0.1mm 0.3mm,所述直线与其中一条所述通道的夹角为5° 45。其中，所述环氧树脂PCB基板的介电常数为2.2 6.0,损耗角正切0.0018 0.02,厚度为 0.25mm 1.6mm。其中，所述外环的外侧圆的半径为2.2mm，所述外环的宽度为0.1mm，所述外环与所述内环间隔为0.1mm，所述内环的宽度为0.1_，所述十字交叉型通道的宽度为0.1_，所述微带线的宽度为0.1mm，所述短截线的宽度为0.1mm，所述直线与其中一条所述通道的夹角为5°、15°、25°、35°或45° ;所述环氧树脂PCB基板的介电常数为3.55，损耗角正切0.0027，厚度为 0.5_。其中，所述多频单负介电常数超材料的基本结构单元之间的间隔为4mm 7mm。一种多频单负介电常数超材料的制备方法，包括:通过欲调控的负介电常数谐振频段计算出所述金属双环十字交叉型谐振结构中的短截线所在直线与通道的夹角；采用电路板刻 蚀技术，在环氧树脂PCB基板的一侧刻蚀出所述金属双环十字交叉型谐振结构。其中，所述通过欲调控的负介电常数谐振频段计算出所述金属双环十字交叉型谐振结构中的短截线所在直线与通道的夹角具体为:权利要求1.一种多频单负介电常数超材料，其特征在于，所述多频单负介电常数超材料的基板为环氧树脂PCB基板，所述多频单负介电常数超材料的基本结构单元为基于短截线连接的金属双环十字交叉型谐振结构。2.根据权利要求1所述的一种多频单负介电常数超材料，其特征在于，所述基于短截线连接的金属双环十字交叉型谐振结构包括:外环，内环，所述外环的内部设置有贯穿所述内环的十字交叉型通道，十字交叉型通道包括两条互相垂直的通道，十字交叉型通道将内环均匀分成4段圆弧，所述通道的两侧设置有微带线，所述微带线分别与所述4段圆弧连接形成4个独立的扇形孔，所述外环与所述4段圆弧之间均连接有短截线，这4条短截线的延长线相交于十字交叉型通道的中点，其中2条短截线位于一条直线上，另外2条短截线位于另一条直线上，这两条直线以所述通道为中线对称分布。3.根据权利要求2所述的一种多频单负介电常数超材料，其特征在于，所述外环的外侧圆的半径为1.5mm 3mm,所述外环的宽度为0.1mm 0.3mm,所述外环与所述内环间隔为0.1mm 0.3mm,所述内环的宽度为0.1mm 0.3mm,所述十字交叉型通道的宽度为0.1mm 0.3mm,所述微带线的宽度为0.1mm 0.3mm,所述短截线的宽度为0.1mm 0.3mm,所述直线与其中一条所述通道的夹角为5° 45°。4.根据权利要求3所述的一种多频单负介电常数超材料，其特征在于，所述环氧树脂PCB基板的介电常数为2.2 6.0，损耗角正切0.0018 0.02，厚度为0.25mm 1.6mm。5.根据权利要求4所述的一种多频单负介电常数超材料，其特征在于，所述外环的外侧圆的半径为2.2mm，所述外环的宽度为0.1mm，所述外环与所述内环间隔为0.1mm，所述内环的宽度为0.1mm,所述十字交叉型通道的宽度为0.1mm,所述微带线的宽度为0.1mm,所述短截线的宽度为0.1_，所述直线与其中一条所述通道的夹角为5°、15°、25。、35°或45° ;所述环氧树脂PCB基板的介电常数为3.55，损耗角正切0.0027，厚度为0.5mm。6.根据权利要求1所述的一种多频单负介电常数超材料，其特征在于，所述多频单负介电常数超材料的基本结构单元之间的间隔为4_ 7mm。7.如权利要求1至6中任一项所述的一种多频单负介电常数超材料的制备方法，其特征在于，包括: 通过欲调控的负介电常数谐振频段计算出所述金属双环十字交叉型谐振结构中的短截线所在直线与通道的夹角； 采用电路板刻蚀技术，在环氧树脂PCB基板的一侧刻蚀出所述金属双环十字交叉型谐振结构。8.根据权利要求7所述的一种多频单负介电常数超材料的制备方法，其特征在于，所述通过欲调控的负介电常数谐振频段计算出所述金属双环十字交叉型谐振结构中的短截线所在直线与通道的夹角具体为:全文摘要本专利技术提供，属于微波电磁材料
所述多频单负介电常数超材料的基板为环氧树脂PCB基板，基本结构单元为基于短截线连接的金属双环十字交叉型谐振结构。所述制备方法包括通过欲调控的负介电常数谐振频段计算出所述金属双环十字交叉型谐振结构中的短截线所在直线与通道的夹角；采用电路板刻蚀技术，在环氧树脂PCB基板的一侧刻蚀出所述金属双环十字交叉型谐振结构。本专利技术提供的多频单负介电常数超材料的制备方法简单易行，用所述方法制备的多频单负介电常数超材料调节频段简单、性能稳定，可用于设计研究多频负折射率超材料、多频带通/带阻本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多频单负介电常数超材料，其特征在于，所述多频单负介电常数超材料的基板为环氧树脂PCB基板，所述多频单负介电常数超材料的基本结构单元为基于短截线连接的金属双环十字交叉型谐振结构。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：文光俊，黄勇军，王黄腾龙，钟靖平，
申请(专利权)人：电子科技大学，无锡成电科大科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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