一种可衍生的二维左手材料结构的制作方法

xiaoxiao2020-8-1  4

一种可衍生的二维左手材料结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及左手材料,特别涉及一种可衍生二维左手材料结构。所述的左手材料结构包括介质基板和覆在所述介质基板上的金属条,所述的金属条上刻蚀有至少两组相互交叉的金属线,每一组相互交叉的金属线均由两条金属线组成,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中,每两条相邻金属线组成“V”字形结构。所述的左手材料其结构简单,可实现二维左手特性,克服了传统左手材料的复杂性和入射方向的局限性。通过增加结构中间引入交叉金属线的个数,可以衍生出一系列结构相似的设计,能够在不同的频域内实现二维左手特性,从而满足各种工作频带的实用要求。
【专利说明】一种可衍生的二维左手材料结构

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及左手材料,特别是一种可衍生的二维左手材料,可以更好地实现左手材料的实用价值。

【背景技术】
[0002]左手材料胍1:61~1318,[腿)是一种介电常数2和磁导率V同时为负的材料,最早是由前苏联的%861叫0在1968年从理论上提出的。直到2001年,&111访提出了导电金属线¢00)和开口谐振环的组合结构,首次人工实现了 6和V同时为负的左手材料,从此奠定了左手材料的研宄基础。由于左手材料所具有的奇异电磁特性,使其成为了物理界研宄的焦点,它在光学成像,微带传输线,天线雷达,电磁隐身和电磁加热等领域都具有广阔的应用前景。2006年216代“1*108等人在&111访成果的基础上提出双平行短金属线可以代替3册8实现磁谐振。
[0003]随着左手材料的快速发展,出现了越来越多的设计形式,大体可分为两种类型,一种是根据&111访的原理制备出的各种“环棒”结构,另一种是根据£16代1161*108的原理设计出的电磁谐振一体化结构。然而这些结构都只能在电磁波以单一方式入射时实现左手特性,如对称环结构、双3型结构、!I型结构等只能在电磁波平行于介质基板入射时实现双负特性;金属线对结构,双工型结构等只能在电磁波垂直于介质基板入射时实现双负。上述的两种类型结构分别从两个不同方向实现了双负特性,并不能满足两个方向同时实现双负特性,在实际应用中存在很大的局限性,多维数和多方向的左手材料才能更好的满足实际应用的需求。
实用新型内容
[0004]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,提供一种可衍生的二维左手材料。该结构制备简单,尺寸较小,不仅可以实现二维左手特性,克服了一维左手材料实际应用的局限性,而且还具有可衍生的特点。通过增加结构中间引入交叉金属线的个数,可衍生出一系列的类型结构,能够在不同的频域内实现二维左手特性,适用于各种不同工作频带场合的应用。
[0005]本实用新型的设计方案是:一种可衍生的二维左手材料结构,所述的左手材料结构包括介质基板和覆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至少两组相互交叉的金属线,每一组相互交叉的金属线均由两条金属线组成,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中,每两条相邻金属线组成“V”字形结构。
[0006]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0.01臟。
[0007]所述的左手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成“ V”字形结构。
[0008]所述的左手材料结构包括三组相互交叉的金属线,位于所述介质基板同一侧的三条金属线成字形结构。
[0009]所述的左手材料结构包括四组相互交叉的金属线,位于所述介质基板同一侧的四条金属线成“I”字形结构。
[0010]所述的金属条宽度为艰=6111111±2臟,所述的金属条高度为11 = 10111111±2臟,所述的金属条上用于蚀刻金属线的部位长度为8 = 4臟± 1111111,所述的金属线宽度为七=
1111111 + 0.2臟0
[0011]所述介质基板的厚度为(1 = 0.3臟。
[0012]本实用新型所达到的有益效果:
[0013]1.本实用新型结构简单,制作方便,克服了传统左手材料的复杂性,节省了成本,而且易于加工,节省了人力。
[0014]2.本实用新型采用了氧化铝陶瓷介质基板,它比一般的高分子基板具有更高的强度和耐高温性能,可以适应各种环境,结构更加稳定。
[0015]3.本实用新型的左手材料可以在电磁波平行入射和垂直入射两种情况下,同时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,具有二维左手特性,克服了一维左手材料实际应用的局限性。
[0016]4.本实用新型的左手材料通过增加结构中间引入交叉金属线的个数,能够衍生出一系列结构相似的设计,具备可衍生特性,可以在不同的频域内实现二维左手特性,能够满足各种工作频带的实用要求。

【专利附图】

【附图说明】
[0017]图1是本实用新型实施例1的结构图;
[0018]图2是本实用新型实施例1电磁波垂直入射的3参数幅度((18)图;
[0019]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;
[0020]图4是本实用新型实施例1电磁波水平入射的3参数幅度((18)图;
[0021]图5是本实用新型实施例1电磁波水平入射的等效电磁参数图;
[0022]图6是本实用新型实施例2的结构图;
[0023]图7是本实用新型实施例2电磁波垂直入射的3参数幅度((18)图;
[0024]图8是本实用新型实施例2电磁波垂直入射的等效电磁参数图;
[0025]图9是本实用新型实施例2电磁波水平入射的3参数幅度((18)图;
[0026]图10是本实用新型实施例2电磁波水平入射的等效电磁参数图;
[0027]图11是本实用新型实施例3的结构图;
[0028]图12是本实用新型实施例3电磁波垂直入射的3参数幅度((18)图;
[0029]图13是本实用新型实施例3电磁波垂直入射的等效电磁参数图;
[0030]图14是本实用新型实施例3电磁波水平入射的3参数幅度((18)图;
[0031]图15是本实用新型实施例3电磁波水平入射的等效电磁参数图。

【具体实施方式】
[0032]本实用新型的可衍生的二维左手材料结构包括介质基板和覆在所述介质基板上的金属条,所述的金属条上刻蚀有至少两组相互交叉的金属线,每一组相互交叉的金属线均由两条金属线组成,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中,每两条相邻金属线组成“V”字形结构。
[0033]本实用新型通过增加交叉金属线的个数可以衍生出一系列结构相似的设计,能够在不同的频域内实现左手特性,并且各结构的特性频域之间满足一定的数值规律。
[0034]下面详细介绍本实用新型的具体实施例:
[0035]实施例1:
[0036]如图1,本实施例的左手材料结构包括介质基板和覆在所述介质基板上的金属条,所述的金属条上刻蚀两组相互交叉的金属线,每一组相互交叉的金属线中的两条金属线采取覆铜技术,反向对称刻蚀在介质基板的两侧。本实施例的覆铜厚度为0.01111111,金属条宽度^ = 6臟±2臟,高度11 = 10111111 ±2111111,金属条上用于刻蚀金属线的部位长度8 = 4臟土 1臟,金属线宽度1: =2111111。介质基板采用介电常数为9.8的氧化销陶瓷,介质基板厚度为(1 = 0.3臟。
[0037]根据电磁波垂直和平行入射两个方向分析结构单元,先分析垂直入射介质基板的情况,如图2是该结构3参数的幅度曲线,如图3是等效电磁参数图,该结构在7.83-8.17(--频带内6和V实部同时为负,出现左手通带。当电磁波平行入射时,如图4是该结构的3参数的幅度曲线,等效电磁参数如图5所示,该结构在8.25-8.466112频带内2和V实部同时为负,出现左手通带。
[0038]在两种入射条件下,介质板前后两个反向对称的三角形金属结构在电磁波磁场分量的作用下都可以耦合产生磁谐振,从而实现负磁导率,但是两种条件下磁谐振耦合原理是不同的。当电磁波垂直射入介质基板的情况下,介质基板两侧的三角形金属条相互耦合,形成磁谐振从而产生负磁导率;当电磁波平行射入介质基板的情况下,介质基板两侧的三角形金属条由于反相对称放置,会形成环形电路,从而产生了磁谐振,实现负磁导率。两种情况下的负介电常数都是由三角形金属条本身的等离子体效应产生的,从而实现二维双负特性。
[0039]实施例2:
[0040]如图6,本实施例在实施例1结构的基础上,在所述的金属条上刻蚀三组相互交叉的金属线,得到一种新型的衍生结构。图7所示为该结构在电磁波垂直入射情况下的3参数曲线图,图8为等效电磁参数曲线图,该结构在8.36-8.68(--频带内6和V实部同时为负,实现左手特性;图9所示为该结构在电磁波水平入射情况下的3参数曲线图,图10为等效电磁参数曲线图,可以看出在12.3-12.5(--的频域内2和V实部同时为负,实现左手特性。
[0041]实施例3:
[0042]如图11,本实施例在实施例1结构的基础上,在所述的金属条上刻蚀四组相互交叉的金属线,从而得到又一种衍生结构。图12所示为该结构在电磁波垂直入射情况下的3参数曲线图,图13为等效电磁参数曲线图,该结构在8.98-9.13(--频带内6和V实部同时为负,实现左手特性;图14所示为该结构在电磁波水平入射情况下的3参数曲线图,图15为等效电磁参数曲线图,可以看出在16.62-16.79(--的频域内2和V实部同时为负,实现左手特性。
[0043]对比以上三个实施例中的三种结构的等效电磁参数可知,在电磁波垂直入射的条件下,三种结构出现左手特性的频域分别为:两条金属线(7.83-8.17(--);三条金属线(8.36-8.686?);四条金属线(8.98-9.13(--)。比较分析可以归纳出该类型结构的一般特性:电磁波垂直入射时,随着结构中间引入的金属线个数的增加,结构的谐振频率呈线性增长趋势,每增加一根金属线,谐振频率向高频方向移动0.56!!2左右。在电磁波平行入射条件下,三种结构出现左手特性的频域分别为:两条金属线(8.25-8.46(--);三条金属线(12.3-12.5? ;四条金属线(16.62-16.79(^2)0同样可以归纳出:电磁波平行入射时,谐振频率也是随着结构中间引入金属线个数的增加呈线性增长趋势的,每增加一根金属线,谐振频率向高频方向移动4(--左右。
[0044]本实用新型的二维左手材料结构,在电磁波平行入射和垂直入射两种情况下,可以同时实现负介电常数和负磁导率。基于该结构可以衍生出一系列结构相似的设计,能够在不同的频域内实现二维左手特性,可以满足各种工作频域的实用需求。
【权利要求】
1.一种可衍生的二维左手材料结构,所述的左手材料结构包括介质基板和覆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至少两组相互交叉的金属线,每一组相互交叉的金属线均由两条金属线组成,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中,每两条相邻金属线组成“V”字形结构。
2.根据权利要求1所述的可衍生的二维左手材料结构,其特征在于所述的介质基板为介电常数为9.8的氧化铝陶瓷,所述金属线采取覆铜技术刻蚀在介质基板两侧,覆铜厚度为 0.0lmnin
3.根据权利要求1所述的可衍生的二维左手材料结构,其特征在于所述的左手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成“V”字形结构。
4.根据权利要求1所述的可衍生的二维左手材料结构,其特征在于所述的左手材料结构包括三组相互交叉的金属线,位于所述介质基板同一侧的三条金属线成“N”字形结构。
5.根据权利要求1所述的可衍生的二维左手材料结构,其特征在于所述的左手材料结构包括四组相互交叉的金属线,位于所述介质基板同一侧的四条金属线成“W”字形结构。
6.根据权利要求1所述的可衍生的二维左手材料结构,其特征在于所述的金属条宽度为6mm±2mm,所述的金属条高度为10mm±2mm,所述的金属条上用于蚀刻金属线的部位长度为4mm± 1mm,所述的金属线宽度为lmm±0.2mm。
7.根据权利要求1所述的可衍生的二维左手材料结构,其特征在于所述介质基板的厚度为0.3mm。
【文档编号】H01Q15/00GK204257824SQ201420688504
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月17日 优先权日:2014年11月17日
【发明者】田子建, 李玮祥 申请人:中国矿业大学(北京)

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