專利名稱：可調諧層狀微波負磁導率材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種負磁導率材料，特別涉及一種透射強度可調諧的層狀微波負磁導率材料。
背景技術：
負磁導率材料是一種自然界中不存在的人工復合結構材料，通過調節(jié)其結構單元的幾何形狀和空間圖案分布，即可得到磁導率小于零的材料。負磁導率材料同負介電常數材料復合在一起即可制得一種新穎的材料-----左手材料(left-handed metamaterials)。在該材料中，電磁波的相速度和群速度方向相反，從而呈現出許多新穎的光學特性，如反常Doppler效應、反常Cherenkov效應、完美透鏡效應、負折射效應等。因而在無線電通信、超敏感傳感器、醫(yī)學診斷成像等領域有重要的應用價值。目前研究者所設計的負磁導率材料的結構單元多為圓形和方形；材料的微波電磁諧振行為，即其磁導率為負的頻段不可調節(jié)，這為其實際應用帶來了很大的局限性。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種可調諧層狀微波負磁導率材料。其結構單元為金屬六邊形開口諧振環(huán)。相同幾何參數的諧振環(huán)按照一定的周期排列成層狀材料，該材料在其諧振頻率附近一頻率段內表現為負磁導率。通過在材料中引入幾何參數不同的開口諧振環(huán)和調節(jié)其層板間距，即引入缺陷諧振環(huán)和調節(jié)幾何結構參數使得材料的諧振行為受到調控，即制得可調層狀微波負磁導率材料。


圖1層狀微波負磁導率材料樣品。
圖2不同層間距的層狀微波負磁導率材料的微波透射曲線(結構單元為SRRs(d1/d2＝1.0/3.0mm))。
圖3主諧振環(huán)為SRRs(d1/d2＝1.0/3.0mm)點缺陷分別為空位、SRRs(d1/d2＝1.0/2.6mm)和SRRs(d1/d2＝1.0/3.8mm)的層狀微波負磁導率材料的微波透射曲線(層間距b＝2.83mm)。
圖4主諧振環(huán)為SRRs(d1/d2＝1.0/3.0mm)點缺陷分別為空位、SRRs(d1/d2＝1.0/2.6mm)和SRRs(d1/d2＝1.0/3.8mm)的層狀微波負磁導率材料的微波透射曲線(層間距b＝6.13mm)。
圖5主諧振環(huán)為SRRs((d1/d2＝1.0/3.0mm)點缺陷分別為空位、SRRs(d1/d2＝1.0/2.6mm)和SRRs(d1/d2＝1.0/3.8mm)的層狀微波負磁導率材料的微波透射曲線(層間距b＝9.58mm)。
圖6主諧振環(huán)為SRRs(d1/d2＝1.0/2.2mm)點缺陷分別為空位和SRRs(d1/d2＝1.0/4.6mm)的層狀微波負磁導率材料的微波透射曲線(層間距b＝4.5mm)。
具體實施例方式
采用電路板刻蝕技術，在厚度為0.8mm的環(huán)氧酚醛玻璃纖維PCB基板上刻蝕出金屬銅結構單元陣列，結構單元中心間距3.0～10.0mm，內環(huán)的內切圓直徑為1.0mm～3.0mm，外環(huán)的內切圓直徑為2.0mm～4.0mm，開口g＝0.3mm，線寬為c＝0.3mm，諧振環(huán)厚度為0.02mm；將結構單元的中心開口諧振環(huán)用空位或不同幾何尺寸的諧振環(huán)替換，缺陷諧振環(huán)的內環(huán)的內切圓直徑為0.5mm～4.0mm，外環(huán)的內切圓直徑為1.0mm～5.0mm，開口g＝0.3mm，線寬為c＝0.3mm，制得各種結構單元；將所制得的金屬銅結構單元陣列切割成三個開口諧振環(huán)為一列的條狀結構，并將三條PCB基板平行且等間距排列制得層狀微波負磁導率材料；調節(jié)其層板間距為1.0mm～10.0mm制得諧振頻率和強度可調的層狀微波負磁導率材料。
本發(fā)明的實現過程和材料的性能由實施例和

實施例一采用電路板刻蝕技術，在厚度為0.8mm的環(huán)氧酚醛玻璃纖維PCB基板上刻蝕出金屬銅結構單元陣列，結構單元中心間距7.0mm，金屬開口諧振環(huán)的內外環(huán)內切圓直徑分別為1.0mm和3.0mm，開口g＝0.3mm，線寬c＝0.3mm，諧振環(huán)厚度為0.02mm；將所制得的金屬銅結構單元陣列切割成三個開口諧振環(huán)為一列的條狀結構，并將三條PCB基板平行且等間距排列制得層狀微波負磁導率材料；調節(jié)層間距b分別為2.83mm，4.1mm，6.13mm，9.85mm得微波負磁導率材料樣品I、II、III、IV。樣品的微波透射曲線如附圖2所示。
實施例二采用電路板刻蝕技術，在厚度為0.8mm的環(huán)氧酚醛玻璃纖維PCB基板上刻蝕出金屬銅結構單元陣列，結構單元中心間距7.0mm，金屬開口諧振環(huán)的內外環(huán)內切圓直徑分別為1.0mm和3.0mm，開口g＝0.3mm，線寬c＝0.3mm，諧振環(huán)厚度為0.02mm；將結構單元的中心開口諧振環(huán)用空位或不同幾何尺寸的諧振環(huán)替換，缺陷諧振環(huán)的內環(huán)的內切圓直徑為1.0mm，外環(huán)的內切圓直徑分別為2.6mm和3.8mm，開口g＝0.3mm，線寬c＝0.3mm；將所制得的金屬銅結構單元陣列切割成三個開口諧振環(huán)為一列的條狀結構，并將三條PCB基板平行且等間距b＝2.83mm排列制得層狀微波負磁導率材料樣品I、II、III。樣品的微波透射曲線如附圖3所示。
實施例三采用電路板刻蝕技術，在厚度為0.8mm的環(huán)氧酚醛玻璃纖維PCB基板上刻蝕出金屬銅結構單元陣列，結構單元中心間距7.0mm，金屬開口諧振環(huán)的內外環(huán)內切圓直徑分別為1.0mm和3.0mm，開口g＝0.3mm，線寬c＝0.3mm，諧振環(huán)厚度為0.02mm；將結構單元的中心開口諧振環(huán)用空位或不同幾何尺寸的諧振環(huán)替換，缺陷諧振環(huán)的內環(huán)的內切圓直徑為1.0mm，外環(huán)的內切圓直徑分別為2.6mm和3.8mm，開口g＝0.3mm，線寬c＝0.3mm；將所制得的金屬銅結構單元陣列切割成三個開口諧振環(huán)為一列的條狀結構，并將三條PCB基板平行且等間距b＝6.13mm排列制得層狀微波負磁導率材料樣品I、II、III。樣品的微波透射曲線如附圖4所示。
實施例四采用電路板刻蝕技術，在厚度為0.8mm的環(huán)氧酚醛玻璃纖維PCB基板上刻蝕出金屬銅結構單元陣列，結構單元中心間距7.0mm，金屬開口諧振環(huán)的內外環(huán)內切圓直徑分別為1.0mm和3.0mm，開口g＝0.3mm，線寬c＝0.3mm，諧振環(huán)厚度為0.02mm；將結構單元的中心開口諧振環(huán)用空位或不同幾何尺寸的諧振環(huán)替換，缺陷諧振環(huán)的內環(huán)的內切圓直徑為1.0mm，外環(huán)的內切圓直徑分別為2.6mm和3.8mm，開口g＝0.3mm，線寬c＝0.3mm；將所制得的金屬銅結構單元陣列切割成三個開口諧振環(huán)為一列的條狀結構，并將三條PCB基板平行且等間距b＝9.58mm排列制得層狀微波負磁導率材料樣品I、II、III。樣品的微波透射曲線如附圖5所示。
實施例五采用電路板刻蝕技術，在厚度為0.8mm的環(huán)氧酚醛玻璃纖維PCB基板上刻蝕出金屬銅結構單元陣列，結構單元中心間距7.0mm，金屬開口諧振環(huán)的內外環(huán)內切圓直徑分別為1.0mm和2.2mm，開口g＝0.3mm，線寬c＝0.3mm，諧振環(huán)厚度為0.02mm；將結構單元的中心開口諧振環(huán)用空位或不同幾何尺寸的諧振環(huán)替換，缺陷諧振環(huán)的內環(huán)的內切圓直徑為1.0mm，外環(huán)的內切圓直徑為4.6mm，開口g＝0.3mm，線寬c＝0.3mm；將所制得的金屬銅結構單元陣列切割成三個開口諧振環(huán)為一列的條狀結構，并將三條PCB基板平行且等間距b＝4.5mm排列制得層狀微波負磁導率材料樣品I、II。樣品的微波透射曲線如附圖6所示。
權利要求
1.一種可調諧層狀微波負磁導率材料，該材料的結構單元是兩個同心金屬開口環(huán)，基質為環(huán)氧酚醛玻璃纖維復合材料，其主要特征是內外環(huán)由可以產生電磁波諧振的金屬開口環(huán)組成，由內外環(huán)形狀、幾何尺寸及層板間距的調節(jié)實現負磁導率材料的諧振頻率和強度的可調控性。
2.如權利要求1所述可調諧層狀微波負磁導率材料，其特征是金屬開口諧振環(huán)為六邊形，內環(huán)的內切圓直徑為1.0mm～3.0mm，外環(huán)的內切圓直徑為2.0mm～4.0mm，開口間距為0.1mm～0.5mm，線寬為0.1mm～0.5mm，諧振環(huán)厚度為0.01mm～0.03mm。
3.如權利要求1所述可調諧層狀微波負磁導率材料，其特征是制備過程包括以下幾個步驟(1)采用電路板刻蝕技術，在厚度為0.3～1.2mm環(huán)氧酚醛玻璃纖維PCB基板上刻蝕出金屬銅結構單元陣列，結構單元中心間距3.0～10.0mm；(2)將結構單元的中心開口諧振環(huán)用空位或不同幾何尺寸的諧振環(huán)替換，缺陷諧振環(huán)的內環(huán)的內切圓直徑為0.5mm～4.0mm，外環(huán)的內切圓直徑為1.0mm～5.0mm，開口間距為0.05mm～0.9mm，線寬為0.1mm～0.5mm，制得各種結構單元；(3)將所制得的金屬銅結構單元陣列切割成三個開口諧振環(huán)為一列的條狀結構，并將三條PCB基板平行且等間距排列制得層狀微波負磁導率材料；(4)調節(jié)其層板間距為1.0mm～10.0mm制得諧振頻率在8200MHz～8400MHz頻段內可調和強度在-31dB～-7dB范圍可調的層狀微波負磁導率材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種層狀微波負磁導率材料，特別涉及一種透射強度可調諧的層狀微波負磁導率材料。與以往材料相比，本發(fā)明負磁導率材料的結構單元為金屬六邊形開口諧振環(huán)；由內外環(huán)幾何尺寸可以調控結構單元的諧振頻率和諧振強度；通過調節(jié)組成結構單元的幾何尺寸及晶格常數，即引入缺陷諧振環(huán)和不同的電磁相互耦合作用可以制得可調諧層狀微波負磁導率材料。所制備材料的微波透射測試表明，其諧振頻率在8200MHz～8400MHz頻段內可調控，諧振強度可在－31dB～－7dB范圍內變化。
文檔編號G02F1/355GK1670602SQ200410025958
公開日2005年9月21日 申請日期2004年3月16日 優(yōu)先權日2004年3月16日
發(fā)明者趙曉鵬, 趙乾, 康雷, 付全紅, 宋娟 申請人:西北工業(yè)大學