申请/专利权人：云南大学

申请日：2019-05-13

公开（公告）日：2023-11-21

公开（公告）号：CN110061359B

主分类号：H01Q15/00

分类号：H01Q15/00;H01Q1/38

优先权：["20181224 CN 2018115806216"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.11.21#授权;2019.08.20#实质审查的生效;2019.07.26#公开

摘要：本发明公开了一种双频段平面齿形左手材料单元，涉及无线通信领域，包括介质板（1）及印刷在介质板（1）上的齿形贴片（2）；齿形贴片（2）由方环形贴片3及四个矩形贴片构成；四个矩形贴片的宽度与方环形贴片（3）的宽度相同，分别与方环形贴片3的上下两个内环相连，且两两平行对称地分布于方环形贴片3内环的三分之一处。本发明双频段平面齿形左手材料单元结构简单，易于实现，成本低。

主权项：1.双频段平面齿形左手材料单元，其特征在于：包括介质板（1），以及印刷在介质板（1）上的齿形贴片（2）；齿形贴片（2）由方环形贴片3及四个矩形贴片构成；四个矩形贴片的宽度与方环形贴片（3）的宽度相同，分别与方环形贴片3内环的上下两边相连，且两两平行对称地分布于方环形贴片3内环的三分之一处；所述矩形贴片之间的两处缝隙产生磁谐振，调整缝隙可以调整该结构的等效电容；所述方环形贴片3产生电谐振，调整方环形贴片3的尺寸可调整等效电感。

全文数据：双频段平面齿形左手材料单元技术领域本发明属于无线通信领域，涉及一种平面结构多频段的左手材料。背景技术左手材料是一种最为经典的超材料，被定义为在某些频段内同时具有负介电常数和负磁导率。由周期性尺寸远远小于工作波长的人工单元结构组成，这类材料可呈现天然材料所不具备的超常物理性能。早在1968年，苏联的理论物理学家Veselago通过对麦克斯韦方程组的细心研究发现，当电磁波在磁导率和介电常数均为负值的材料中的传播时，电磁波传播的相速和群速的方向均呈现出反相的状态，使得电场E、磁场H和传播方向K三矢量相互成左手关系，呈现出了相对于右手螺旋法则的左手螺旋法则，因此将这种材料定义为LHM左手材料。1996年，英国帝国理工学院的Pendry教授在实验中使用金属细丝来构造低频的等离子体材料时，发现了呈周期性排列的细金属丝拥有负介电常数。1999年，Pendry教授等进一步提出了开口谐振环（SplitRingResonator,SRR）结构。此后，一系列经典的亚波长结构左手材料单元相继被提出，例如：具有负折射率的性质的Ω型左手材料，由开口谐振环结构提供负磁导率、工字形结构提供负介电常数的组合型超材料结构，由两个不同尺寸的Ｓ形谐振环组成的超材料等。上述超材料的共同特征为入射波的波矢方向须与超材料单元的平面处于同一水平面，大大约束了该类超材料的适用范围，难以应用于实际。进而有学者提出了一种平面超材料结构，该结构用有限长的金属线即可构成，在电磁波垂直入射的情况下，在同一频段内不仅能产生负磁导率，还能产生负介电常数。相较于之前的超材料结构，平面型超材料结构单元传播方向上的尺寸可以与照射电磁波波长相当，因而具有更为广泛的应用范围。显然，平面型的超材料较由金属线和开口谐振环组成的这类超材料拥有更多值得研究的价值。发明内容本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种双频段平面齿形左手材料单元，结构简单，易于实现，成本低，同时形成双频段的左手频带。本发明采用的技术方案如下：本发明双频段平面齿形左手材料单元，包括介质板及印刷在介质板上的齿形贴片；齿形贴片由方环形贴片及四个矩形贴片构成；四个矩形贴片的宽度与方环形贴片的宽度相同，分别与方环形贴片的上下两个内环相连，且两两平行对称地分布于方环形贴片内环的三分之一处。所述双频段平面齿形左手材料单元，矩形贴片之间的两处缝隙产生磁谐振，调整缝隙可以调整该结构的等效电容。所述双频段平面齿形左手材料单元，方环形贴片产生电谐振，调整方环形贴片的尺寸可调整等效电感。所述双频段平面齿形左手材料单元，能够实现较强的谐振，减小单元尺寸。综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明结构简单，易于实现，成本低，同时形成双频段的左手频带。附图说明本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1是本发明双频段平面齿形左手材料单元的结构示意图。图2是本发明双频段平面齿形左手材料单元的S参数的幅度。图3是本发明双频段平面齿形左手材料单元的S参数的相位。图4是本发明双频段平面齿形左手材料单元的介电常数。图5是本发明双频段平面齿形左手材料单元的有效磁导率。图6是本发明双频段平面齿形左手材料单元的折射率。图中标记：1为介质板，2为齿形贴片，3为方环形贴片，4为第一矩形贴片，5为第二矩形贴片，6为第三矩形贴片，7为第四矩形贴片，8为第一缝隙，9为第二缝隙。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。如图1，本发明一种双频段平面齿形左手材料单元，包括介质板1及印刷在介质板1上的齿形贴片2；齿形贴片2包括方环形贴片3及四个矩形贴片构成；四个矩形贴片分别包括第一矩形贴片4、第二矩形贴片5、第三矩形贴片6和第四矩形贴片7；四个矩形贴片的宽度与方环形贴片3的宽度相同，分别与方环形贴片3的上下两个内环相连，且两两平行对称地分布于方环形贴片3内环的三分之一处。在实施例中，第一矩形贴片4和第二矩形贴片5之间有第一缝隙8，第三矩形贴片6和第四矩形贴片7之间有第二缝隙9，第一缝隙8、第二缝隙9产生磁谐振，通过调整缝隙可以调整双频段平面齿形左手材料单元结构的等效电容。在实施例中，方环形贴片3产生电谐振，调整方环形贴片3的尺寸可调整等效电感。在实施例中，介质板1采用厚度为0.787mm的RogressROduroid5880介质板，尺寸为5mmX5mm。仿真得到本发明的左手材料单元的散射参数如图2和图3所示，其中，图2描述了散射参数S参数的幅度，图3描述了散射参数S参数的相位。由图2可以观察到，在低频段虽然S11没有出现波谷，但幅值也相对较低，S21在接近0GHz时呈现出了透射峰的趋势，同时，在17.3GHz附近S11出现了波谷而S21出现了透射峰；在图3中可以看出，S11在7.5GHz处和17.5GHz处均出现了相位的突变，S21在12.5GHz处有相位突变。利用图2和图3中散射参数的数据，通过有效参数提取法，提取得到该齿形左手材料单元的有效参数如图4和图5所示，其中图4为有效介电常数，图5为有效磁导率。图4显示出，在0GHz-20GHz的频率范围内，该材料单元的有效介电常数的实部均为负值，图5中，在0GHz-10GHz和14.8GHz-20GHz两个频率段内，该材料单元的有效磁导率实部为负，并且有效介电常数和有效磁导率的虚部在10.6GHz处出现突变，即在该频点处出现了小幅度的能量突变，可能会对该材料单元左手频带的形成在该频点附近造成影响。图6展示了该齿形左手材料单元的折射率，由图6可知，在10.6GHz附近该结构单元出现了折射率的突变，这主要归因于有效介电常数和有效磁导率的虚部在此处发生了突变，但仅为一小部分，在0-10GHz和12.3GHz-20GHz频段内，折射率仍为负值，即为该齿形左手材料单元的左手频段。从上述仿真结果可知，本发明双频段平面齿形左手材料单元具有负有效介电常数、负磁导率、负折射率，同时形成双频段的左手频带。本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

权利要求：1.双频段平面齿形左手材料单元，其特征在于：包括介质板（1），以及印刷在介质板（1）上的齿形贴片（2）；齿形贴片（2）由方环形贴片3及四个矩形贴片构成；四个矩形贴片的宽度与方环形贴片（3）的宽度相同，分别与方环形贴片3的上下两个内环相连，且两两平行对称地分布于方环形贴片3内环的三分之一处。2.根据权利要求1所述的双频段平面齿形左手材料单元，其特征在于：所述矩形贴片之间的两处缝隙产生磁谐振，调整缝隙可以调整该结构的等效电容。3.根据权利要求1所述的双频段平面齿形左手材料单元，其特征在于：所述方环形贴片3产生电谐振，调整方环形贴片3的尺寸可调整等效电感。4.根据权利要求1所述的双频段平面齿形左手材料单元，其特征在于：所述介质板（1）采用厚度为0.787mm的RogressROduroid5880介质板，尺寸为5mmX5mm。

百度查询： 云南大学 双频段平面齿形左手材料单元

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD