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面缺陷調控的微波左手材料的制作方法

文檔序號:2774443閱讀:155來源:國知局
專利名稱:面缺陷調控的微波左手材料的制作方法
技術領域
本發(fā)明涉及一種左手材料,特別涉及一種由面缺陷調控微波透射帶寬、透射峰頻率和強度的微波左手材料。
背景技術
左手材料(left-handed metamaterials)是一種自然界中不存在的人工復合結構材料,在某一頻段內介電常數和磁導率同時為負,在其中傳播的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實現負磁導率的開口諧振環(huán)多為圓形和方形;材料的微波電磁諧振行為,即其微波透射帶寬、透射峰頻率和強度不可調節(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面缺陷調控的微波左手材料,其結構單元為金屬六邊形開口諧振環(huán)組與金屬線的組合。相同幾何參數的結構單元按照一定的周期構成基底左手材料,通過在基底諧振環(huán)陣列內引入內外環(huán)幾何參數不同的缺陷諧振環(huán)構成缺陷環(huán)組的平面狀分布,得到面缺陷調控微波透射帶寬、透射峰頻率和強度的微波左手材料。


圖1 單條可調諧微波左手材料樣品。
圖2 基底諧振環(huán)為SRRs(d1/d2=1.0/2.2mm),面缺陷I分別為空位、SRRs(d1/d2=1.0/2.0mm)和SRRs(d1/d2=1.0/2.4mm)的微波左手材料的微波透射曲線。
圖3 基底諧振環(huán)為SRRs(d1/d2=1.0/2.2mm),面缺陷II分別為空位、SRRs(d1/d2=1.0/2.0mm)、SRRs(d1/d2=1.0/2.4mm)和SRRs(d1/d2=1.0/2.6mm)的微波左手材料的微波透射曲線。
圖4 基底諧振環(huán)為SRRs(d1/d2=1.0/2.2mm),面缺陷III分別為空位、SRRs(d1/d2=1.0/2.0mm)和SRRs(d1/d2=1.0/2.4mm)的微波左手材料的微波透射曲線。
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基板某一面上刻蝕出基底金屬銅開口諧振環(huán)陣列;該陣列以內外環(huán)開口連線方向為列方向,其垂直方向為行方向,列方向諧振環(huán)中心間距為2.7~3.7mm,行方向諧振環(huán)中心間距為3.0~10.0mm;基底諧振環(huán)內環(huán)的內切圓直徑為1.0~1.5mm,外環(huán)的內切圓直徑為2.0~3.3mm,開口g=0.1~0.5mm,線寬為c=0.1~0.5mm,諧振環(huán)厚度為0.01~0.03mm;在PCB基板另一面刻蝕出平行金屬銅線陣列,其中心間距為3.0~10.0mm,長度為0.6~10.0mm,線寬為0.1~0.5mm,厚度為0.01~0.03mm;沿列方向幾個基底諧振環(huán)組成諧振環(huán)組,與PCB基板另一面的金屬銅線共同組成一個結構單元;將所制得的金屬銅結構單元陣列切割,成為包含多個結構單元的條狀結構,并以條數為1~10將條狀PCB基板平行且等間距排列,制得基底微波左手材料;將相鄰結構單元中的基底諧振環(huán)用空位或不同幾何尺寸的缺陷諧振環(huán)替換,即引入平面狀分布的缺陷諧振環(huán)組,缺陷諧振環(huán)內環(huán)的內切圓直徑為0mm~1.5mm,外環(huán)的內切圓直徑為0mm~3.3mm,開口間距為0.05mm~0.7mm,線寬為0.1mm~0.5mm,厚度為0.01~0.03mm,制得面缺陷調控微波透射帶寬、透射峰頻率和強度的微波左手材料。
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基板某一面上刻蝕出基底金屬銅開口諧振環(huán)陣列;該陣列以內外環(huán)開口連線確定的方向為列方向,其垂直方向為行方向,列方向諧振環(huán)中心間距為3.3mm,行方向諧振環(huán)中心間距為7.0mm;基底諧振環(huán)內外環(huán)的內切圓直徑分別為1.0mm和2.2mm,開口g=0.3mm,線寬為c=0.3mm,諧振環(huán)厚度為0.02mm;在PCB基板另一面刻蝕出平行金屬銅線陣列,其中心間距為7.0mm,長度為9.9mm,線寬為0.5mm,厚度為0.02mm;沿列方向三個基底諧振環(huán)組成諧振環(huán)組,與PCB基板另一面的金屬銅線共同組成一個結構單元;將所制得的金屬銅結構單元陣列切割,成為包含7個結構單元的條狀結構,將3條PCB基板平行且等間距7mm排列,制得基底微波左手材料;將每條PCB基板中心結構單元三個基底諧振環(huán)用空位或不同幾何尺寸的缺陷諧振環(huán)替換構成面缺陷I,缺陷諧振環(huán)的內環(huán)內切圓直徑為1.0mm,外環(huán)內切圓直徑分別為2.0mm和2.4mm,開口間距為0.3mm,線寬為0.3mm,制得面缺陷I調控微波透射帶寬、透射峰頻率和強度的微波左手材料。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基板某一面上刻蝕出基底金屬銅開口諧振環(huán)陣列;該陣列以內外環(huán)開口連線確定的方向為列方向,其垂直方向為行方向,列方向諧振環(huán)中心間距為3.3mm,行方向諧振環(huán)中心間距為7.0mm;基底諧振環(huán)內外環(huán)的內切圓直徑分別為1.0mm和2.2mm,開口g=0.3mm,線寬為c=0.3mm,諧振環(huán)厚度為0.02mm;在PCB基板另一面刻蝕出平行金屬銅線陣列,其中心間距為7.0mm,長度為9.9mm,線寬為0.5mm,厚度為0.02mm;沿列方向三個基底諧振環(huán)組成諧振環(huán)組,與PCB基板另一面的金屬銅線共同組成一個結構單元;將所制得的金屬銅結構單元陣列切割,成為包含7個結構單元的條狀結構,將3條PCB基板平行且等間距7mm排列,制得基底微波左手材料;將每條PCB基板中心及其相鄰兩結構單元中部的基底諧振環(huán)用空位或不同幾何尺寸的缺陷諧振環(huán)替換構成面缺陷II,缺陷諧振環(huán)的內環(huán)內切圓直徑為1.0mm,外環(huán)內切圓直徑分別為2.0mm,2.4mm和2.6mm,開口間距為0.3mm,線寬為0.3mm,制得面缺陷II調控微波透射帶寬、透射峰頻率和強度的微波左手材料。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基板某一面上刻蝕出基底金屬銅開口諧振環(huán)陣列;該陣列以內外環(huán)開口連線確定的方向為列方向,其垂直方向為行方向,列方向諧振環(huán)中心間距為3.3mm,行方向諧振環(huán)中心間距為7.0mm;基底諧振環(huán)內外環(huán)的內切圓直徑分別為1.0mm和2.2mm,開口g=0.3mm,線寬為c=0.3mm,諧振環(huán)厚度為0.02mm;在PCB基板另一面刻蝕出平行金屬銅線陣列,其中心間距為7.0mm,長度為9.9mm,線寬為0.5mm,厚度為0.02mm;沿列方向三個基底諧振環(huán)組成諧振環(huán)組,與PCB基板另一面的金屬銅線共同組成一個結構單元;將所制得的金屬銅結構單元陣列切割,成為包含7個結構單元的條狀結構,將3條PCB基板平行且等間距7mm排列,制得基底微波左手材料;將中間條PCB基板中心及其相鄰兩結構單元的九個基底諧振環(huán)用空位或不同幾何尺寸的諧振環(huán)替換構成面缺陷III,缺陷諧振環(huán)的內環(huán)內切圓直徑為1.0mm,外環(huán)內切圓直徑分別為2.0mm和2.4mm,開口間距為0.3mm,線寬為0.3mm,制得面缺陷III調控微波透射帶寬、透射峰頻率和強度的微波左手材料。樣品的微波透射曲線如附圖4所示。
權利要求
1.一種由面缺陷調控的微波左手材料,該材料的結構單元由金屬開口諧振環(huán)組與金屬線組成,它們分別位于環(huán)氧酚醛玻璃纖維板兩表面,其主要特征是通過在基底諧振環(huán)陣列內引入內外環(huán)幾何參數不同的缺陷諧振環(huán)構成缺陷環(huán)組的平面狀分布,由缺陷諧振環(huán)幾何參數的改變實現面缺陷對左手材料的微波透射帶寬、透射峰頻率和透射峰強度的調控。
2.如權利要求1所述面缺陷調控的微波左手材料,其特征是基底金屬開口諧振環(huán)為正六邊形,內環(huán)的內切圓直徑為0.6mm~1.5mm,外環(huán)的內切圓直徑為2.0mm~3.3mm,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所述面缺陷調控的微波左手材料,其特征是缺陷諧振環(huán)的內環(huán)內切圓直徑為0mm~1.5mm,外環(huán)內切圓直徑為0mm~3.3mm,開口間距為0.05mm~0.7mm,線寬為0.1mm~0.5mm,諧振環(huán)厚度為0.01mm~0.03mm。
4.如權利要求1所述面缺陷調控的微波左手材料,其特征是金屬線的長度為0.6~10.0mm,線寬為0.1mm~1.6mm,厚度為0.01mm~0.03mm。
5.如權利要求1所述面缺陷調控的微波左手材料,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基板兩表面上分別刻蝕出金屬銅開口諧振環(huán)和金屬銅線結構單元陣列,該陣列以內外環(huán)開口連線確定的方向為列方向,其垂直方向為行方向,列方向諧振環(huán)中心間距為2.7~3.7mm,行方向諧振環(huán)中心間距為3.0~10.0mm;沿列方向數個諧振環(huán)與PCB基板另一面的金屬銅線共同組成一個結構單元;(2)將所制得的金屬銅結構單元陣列切割成含多個結構單元的條狀結構,并將條狀PCB基板平行且等間距排列制得基底微波左手材料;(3)用缺陷諧振環(huán)組替換基底微波左手材料相鄰結構單元中的多個諧振環(huán),構成缺陷環(huán)組的平面狀分布,制得面缺陷調諧的微波左手材料;(4)調節(jié)其條狀PCB基板條數為1~10,制得透射帶寬范圍為500MHz~1200MHz,透射峰頻率在9947MHz~10232MHz范圍內可調控,透射峰強度可在-29dB~-62dB范圍內變化的面缺陷調控透微波左手材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微波左手材料,特別涉及一種面缺陷調控微波透射帶寬、頻率和強度的微波左手材料。與以往材料相比,本發(fā)明以某一尺寸金屬六邊形開口諧振環(huán)組與金屬線的組合結構單元陣列作為基底左手材料,通過在基底諧振環(huán)陣列內引入內外環(huán)幾何參數不同的缺陷諧振環(huán)構成缺陷環(huán)組的平面狀分布,制得面缺陷調控微波透射帶寬、透射峰頻率和透射峰強度的微波左手材料。所制備材料的微波透射測試表明,左手材料的透射帶寬范圍可達500MHz~1200MHz,透射峰的頻率在9947MHz~10232MHz頻段內可調控,透射峰的強度可在-29dB~-62dB范圍內變化。
文檔編號G02F1/35GK1690827SQ200410026060
公開日2005年11月2日 申請日期2004年4月22日 優(yōu)先權日2004年4月22日
發(fā)明者趙曉鵬, 康雷, 趙乾, 付全紅, 宋娟, 羅春榮 申請人:西北工業(yè)大學
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