一種可衍生的二維左手材料結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及左手材料，特別涉及一種可衍生二維左手材料結構。所述的左手材料結構包括介質(zhì)基板和覆在所述介質(zhì)基板上的金屬條，所述的金屬條上刻蝕有至少兩組相互交叉的金屬線，每一組相互交叉的金屬線均由兩條金屬線組成，所述的兩條金屬線反向?qū)ΨQ刻蝕在介質(zhì)基板的兩側(cè)，且位于介質(zhì)基板同一側(cè)的金屬線中，每兩條相鄰金屬線組成“V”字形結構。所述的左手材料其結構簡單，可實現(xiàn)二維左手特性，克服了傳統(tǒng)左手材料的復雜性和入射方向的局限性。通過增加結構中間引入交叉金屬線的個數(shù)，可以衍生出一系列結構相似的設計，能夠在不同的頻域內(nèi)實現(xiàn)二維左手特性，從而滿足各種工作頻帶的實用要求。
【專利說明】一種可衍生的二維左手材料結構

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及左手材料，特別是一種可衍生的二維左手材料，可以更好地實現(xiàn)左手材料的實用價值。

【背景技術】
[0002]左手材料胍1:61~1318，[腿)是一種介電常數(shù)2和磁導率V同時為負的材料，最早是由前蘇聯(lián)的％861叫0在1968年從理論上提出的。直到2001年，&111訪提出了導電金屬線￠00)和開口諧振環(huán)的組合結構，首次人工實現(xiàn)了 6和V同時為負的左手材料，從此奠定了左手材料的研宄基礎。由于左手材料所具有的奇異電磁特性，使其成為了物理界研宄的焦點，它在光學成像，微帶傳輸線，天線雷達，電磁隱身和電磁加熱等領域都具有廣闊的應用前景。2006年216代“1*108等人在&111訪成果的基礎上提出雙平行短金屬線可以代替3冊8實現(xiàn)磁諧振。
[0003]隨著左手材料的快速發(fā)展，出現(xiàn)了越來越多的設計形式，大體可分為兩種類型，一種是根據(jù)&111訪的原理制備出的各種“環(huán)棒”結構，另一種是根據(jù)￡16代1161*108的原理設計出的電磁諧振一體化結構。然而這些結構都只能在電磁波以單一方式入射時實現(xiàn)左手特性，如對稱環(huán)結構、雙3型結構、!I型結構等只能在電磁波平行于介質(zhì)基板入射時實現(xiàn)雙負特性；金屬線對結構，雙工型結構等只能在電磁波垂直于介質(zhì)基板入射時實現(xiàn)雙負。上述的兩種類型結構分別從兩個不同方向?qū)崿F(xiàn)了雙負特性，并不能滿足兩個方向同時實現(xiàn)雙負特性，在實際應用中存在很大的局限性，多維數(shù)和多方向的左手材料才能更好的滿足實際應用的需求。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的是克服傳統(tǒng)左手材料的復雜性和入射方向的局限性，提供一種可衍生的二維左手材料。該結構制備簡單，尺寸較小，不僅可以實現(xiàn)二維左手特性，克服了一維左手材料實際應用的局限性，而且還具有可衍生的特點。通過增加結構中間引入交叉金屬線的個數(shù)，可衍生出一系列的類型結構，能夠在不同的頻域內(nèi)實現(xiàn)二維左手特性，適用于各種不同工作頻帶場合的應用。
[0005]本實用新型的設計方案是:一種可衍生的二維左手材料結構，所述的左手材料結構包括介質(zhì)基板和覆在所述介質(zhì)基板上的金屬條，其特征在于所述的金屬條上刻蝕有至少兩組相互交叉的金屬線，每一組相互交叉的金屬線均由兩條金屬線組成，所述的兩條金屬線反向?qū)ΨQ刻蝕在介質(zhì)基板的兩側(cè)，且位于介質(zhì)基板同一側(cè)的金屬線中，每兩條相鄰金屬線組成“V”字形結構。
[0006]所述的介質(zhì)基板為介電常數(shù)為9.8的氧化鋁陶瓷，所述金屬條采取覆銅技術刻蝕在介質(zhì)基板兩側(cè)，覆銅厚度為0.01臟。
[0007]所述的左手材料結構包括兩組相互交叉的金屬線，位于所述介質(zhì)基板同一側(cè)的兩條金屬線成“ V”字形結構。
[0008]所述的左手材料結構包括三組相互交叉的金屬線，位于所述介質(zhì)基板同一側(cè)的三條金屬線成字形結構。
[0009]所述的左手材料結構包括四組相互交叉的金屬線，位于所述介質(zhì)基板同一側(cè)的四條金屬線成“I”字形結構。
[0010]所述的金屬條寬度為艱=6111111±2臟，所述的金屬條高度為11 = 10111111±2臟，所述的金屬條上用于蝕刻金屬線的部位長度為8 = 4臟± 1111111，所述的金屬線寬度為七=
1111111 + 0.2臟0
[0011]所述介質(zhì)基板的厚度為(1 = 0.3臟。
[0012]本實用新型所達到的有益效果:
[0013]1.本實用新型結構簡單，制作方便，克服了傳統(tǒng)左手材料的復雜性，節(jié)省了成本，而且易于加工，節(jié)省了人力。
[0014]2.本實用新型采用了氧化鋁陶瓷介質(zhì)基板，它比一般的高分子基板具有更高的強度和耐高溫性能，可以適應各種環(huán)境，結構更加穩(wěn)定。
[0015]3.本實用新型的左手材料可以在電磁波平行入射和垂直入射兩種情況下，同時實現(xiàn)負介電常數(shù)和負磁導率，拓寬了電磁波的入射角度，可以滿足實際應用中的綜合需求，具有二維左手特性，克服了一維左手材料實際應用的局限性。
[0016]4.本實用新型的左手材料通過增加結構中間引入交叉金屬線的個數(shù)，能夠衍生出一系列結構相似的設計，具備可衍生特性，可以在不同的頻域內(nèi)實現(xiàn)二維左手特性，能夠滿足各種工作頻帶的實用要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型實施例1的結構圖；
[0018]圖2是本實用新型實施例1電磁波垂直入射的3參數(shù)幅度((18)圖；
[0019]圖3是本實用新型實施例1電磁波垂直入射的等效電磁參數(shù)圖；
[0020]圖4是本實用新型實施例1電磁波水平入射的3參數(shù)幅度((18)圖；
[0021]圖5是本實用新型實施例1電磁波水平入射的等效電磁參數(shù)圖；
[0022]圖6是本實用新型實施例2的結構圖；
[0023]圖7是本實用新型實施例2電磁波垂直入射的3參數(shù)幅度((18)圖；
[0024]圖8是本實用新型實施例2電磁波垂直入射的等效電磁參數(shù)圖；
[0025]圖9是本實用新型實施例2電磁波水平入射的3參數(shù)幅度((18)圖；
[0026]圖10是本實用新型實施例2電磁波水平入射的等效電磁參數(shù)圖；
[0027]圖11是本實用新型實施例3的結構圖；
[0028]圖12是本實用新型實施例3電磁波垂直入射的3參數(shù)幅度((18)圖；
[0029]圖13是本實用新型實施例3電磁波垂直入射的等效電磁參數(shù)圖；
[0030]圖14是本實用新型實施例3電磁波水平入射的3參數(shù)幅度((18)圖；
[0031]圖15是本實用新型實施例3電磁波水平入射的等效電磁參數(shù)圖。

【具體實施方式】
[0032]本實用新型的可衍生的二維左手材料結構包括介質(zhì)基板和覆在所述介質(zhì)基板上的金屬條，所述的金屬條上刻蝕有至少兩組相互交叉的金屬線，每一組相互交叉的金屬線均由兩條金屬線組成，所述的兩條金屬線反向?qū)ΨQ刻蝕在介質(zhì)基板的兩側(cè)，且位于介質(zhì)基板同一側(cè)的金屬線中，每兩條相鄰金屬線組成“V”字形結構。
[0033]本實用新型通過增加交叉金屬線的個數(shù)可以衍生出一系列結構相似的設計，能夠在不同的頻域內(nèi)實現(xiàn)左手特性，并且各結構的特性頻域之間滿足一定的數(shù)值規(guī)律。
[0034]下面詳細介紹本實用新型的具體實施例:
[0035]實施例1:
[0036]如圖1，本實施例的左手材料結構包括介質(zhì)基板和覆在所述介質(zhì)基板上的金屬條，所述的金屬條上刻蝕兩組相互交叉的金屬線，每一組相互交叉的金屬線中的兩條金屬線采取覆銅技術，反向?qū)ΨQ刻蝕在介質(zhì)基板的兩側(cè)。本實施例的覆銅厚度為0.01111111，金屬條寬度^ = 6臟±2臟，高度11 = 10111111 ±2111111，金屬條上用于刻蝕金屬線的部位長度8 = 4臟土 1臟，金屬線寬度1: =2111111。介質(zhì)基板采用介電常數(shù)為9.8的氧化銷陶瓷，介質(zhì)基板厚度為(1 = 0.3臟。
[0037]根據(jù)電磁波垂直和平行入射兩個方向分析結構單元，先分析垂直入射介質(zhì)基板的情況，如圖2是該結構3參數(shù)的幅度曲線，如圖3是等效電磁參數(shù)圖，該結構在7.83-8.17(--頻帶內(nèi)6和V實部同時為負，出現(xiàn)左手通帶。當電磁波平行入射時，如圖4是該結構的3參數(shù)的幅度曲線，等效電磁參數(shù)如圖5所示，該結構在8.25-8.466112頻帶內(nèi)2和V實部同時為負，出現(xiàn)左手通帶。
[0038]在兩種入射條件下，介質(zhì)板前后兩個反向?qū)ΨQ的三角形金屬結構在電磁波磁場分量的作用下都可以耦合產(chǎn)生磁諧振，從而實現(xiàn)負磁導率，但是兩種條件下磁諧振耦合原理是不同的。當電磁波垂直射入介質(zhì)基板的情況下，介質(zhì)基板兩側(cè)的三角形金屬條相互耦合，形成磁諧振從而產(chǎn)生負磁導率；當電磁波平行射入介質(zhì)基板的情況下，介質(zhì)基板兩側(cè)的三角形金屬條由于反相對稱放置，會形成環(huán)形電路，從而產(chǎn)生了磁諧振，實現(xiàn)負磁導率。兩種情況下的負介電常數(shù)都是由三角形金屬條本身的等離子體效應產(chǎn)生的，從而實現(xiàn)二維雙負特性。
[0039]實施例2:
[0040]如圖6，本實施例在實施例1結構的基礎上，在所述的金屬條上刻蝕三組相互交叉的金屬線，得到一種新型的衍生結構。圖7所示為該結構在電磁波垂直入射情況下的3參數(shù)曲線圖，圖8為等效電磁參數(shù)曲線圖，該結構在8.36-8.68(--頻帶內(nèi)6和V實部同時為負，實現(xiàn)左手特性；圖9所示為該結構在電磁波水平入射情況下的3參數(shù)曲線圖，圖10為等效電磁參數(shù)曲線圖，可以看出在12.3-12.5(--的頻域內(nèi)2和V實部同時為負，實現(xiàn)左手特性。
[0041]實施例3:
[0042]如圖11，本實施例在實施例1結構的基礎上，在所述的金屬條上刻蝕四組相互交叉的金屬線，從而得到又一種衍生結構。圖12所示為該結構在電磁波垂直入射情況下的3參數(shù)曲線圖，圖13為等效電磁參數(shù)曲線圖，該結構在8.98-9.13(--頻帶內(nèi)6和V實部同時為負，實現(xiàn)左手特性；圖14所示為該結構在電磁波水平入射情況下的3參數(shù)曲線圖，圖15為等效電磁參數(shù)曲線圖，可以看出在16.62-16.79(--的頻域內(nèi)2和V實部同時為負，實現(xiàn)左手特性。
[0043]對比以上三個實施例中的三種結構的等效電磁參數(shù)可知，在電磁波垂直入射的條件下，三種結構出現(xiàn)左手特性的頻域分別為:兩條金屬線(7.83-8.17(--)；三條金屬線(8.36-8.686?)；四條金屬線(8.98-9.13(--)。比較分析可以歸納出該類型結構的一般特性:電磁波垂直入射時，隨著結構中間引入的金屬線個數(shù)的增加，結構的諧振頻率呈線性增長趨勢，每增加一根金屬線，諧振頻率向高頻方向移動0.56??！2左右。在電磁波平行入射條件下，三種結構出現(xiàn)左手特性的頻域分別為:兩條金屬線(8.25-8.46(--)；三條金屬線(12.3-12.5? ；四條金屬線(16.62-16.79(^2)0同樣可以歸納出:電磁波平行入射時，諧振頻率也是隨著結構中間引入金屬線個數(shù)的增加呈線性增長趨勢的，每增加一根金屬線，諧振頻率向高頻方向移動4(--左右。
[0044]本實用新型的二維左手材料結構，在電磁波平行入射和垂直入射兩種情況下，可以同時實現(xiàn)負介電常數(shù)和負磁導率?；谠摻Y構可以衍生出一系列結構相似的設計，能夠在不同的頻域內(nèi)實現(xiàn)二維左手特性，可以滿足各種工作頻域的實用需求。
【權利要求】
1.一種可衍生的二維左手材料結構，所述的左手材料結構包括介質(zhì)基板和覆在所述介質(zhì)基板上的金屬條，其特征在于所述的金屬條上刻蝕有至少兩組相互交叉的金屬線，每一組相互交叉的金屬線均由兩條金屬線組成，所述的兩條金屬線反向?qū)ΨQ刻蝕在介質(zhì)基板的兩側(cè)，且位于介質(zhì)基板同一側(cè)的金屬線中，每兩條相鄰金屬線組成“V”字形結構。
2.根據(jù)權利要求1所述的可衍生的二維左手材料結構，其特征在于所述的介質(zhì)基板為介電常數(shù)為9.8的氧化鋁陶瓷，所述金屬線采取覆銅技術刻蝕在介質(zhì)基板兩側(cè)，覆銅厚度為 0.0lmnin
3.根據(jù)權利要求1所述的可衍生的二維左手材料結構，其特征在于所述的左手材料結構包括兩組相互交叉的金屬線，位于所述介質(zhì)基板同一側(cè)的兩條金屬線成“V”字形結構。
4.根據(jù)權利要求1所述的可衍生的二維左手材料結構，其特征在于所述的左手材料結構包括三組相互交叉的金屬線，位于所述介質(zhì)基板同一側(cè)的三條金屬線成“N”字形結構。
5.根據(jù)權利要求1所述的可衍生的二維左手材料結構，其特征在于所述的左手材料結構包括四組相互交叉的金屬線，位于所述介質(zhì)基板同一側(cè)的四條金屬線成“W”字形結構。
6.根據(jù)權利要求1所述的可衍生的二維左手材料結構，其特征在于所述的金屬條寬度為6mm±2mm，所述的金屬條高度為10mm±2mm，所述的金屬條上用于蝕刻金屬線的部位長度為4mm± 1mm，所述的金屬線寬度為lmm±0.2mm。
7.根據(jù)權利要求1所述的可衍生的二維左手材料結構，其特征在于所述介質(zhì)基板的厚度為0.3mm。
【文檔編號】H01Q15/00GK204257824SQ201420688504
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月17日 優(yōu)先權日:2014年11月17日
【發(fā)明者】田子建, 李瑋祥 申請人:中國礦業(yè)大學(北京)