CN109346847A - 一种超材料结构单元 - Google Patents

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任文平
方春晖
申东娅
袁洪
张华强
帅新芳
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    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/0006—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices
    • H01Q15/0086—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices having materials with a synthesized negative refractive index, e.g. metamaterials or left-handed materials

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Abstract

本发明涉及一种超材料结构单元，属于无线通信技术领域。本发明一种超材料结构单元由印刷在介质板上的3×3分形贴片阵列组成。分形贴片阵列的每一个分形贴片是一个不对称的十字分形结构，首先将十字形贴片的下杆端点互连构成二次分形结构，然后在二次分形结构的一三象限加入三角形贴片，从而形成了不对称十字分形结构。本发明的优点在于：结构简单、便于加工，可以应用于无线通信等领域，对通信器件和设备性能的改善起到重要的作用。

Description

一种超材料结构单元
技术领域
本发明一种超材料结构单元，涉及无线通信技术领域。
背景技术
在经典电磁学理论中，介电常数ε和磁导率μ是描述电磁波在介质中传播的特性中基础的物理量。因为自然界中介电常数和磁导率ε>0，μ>0，此时电磁波在介质中可以传播，但当ε与μ同时为负数时，电磁波又可以传播。所以这就是超材料结构在ε与μ为负数时还可以传播电磁波的原因。普通的介质中满足右手定律，超材料因为其独特的特性满足的是左手螺旋定律，所以也被称为左手材料(LHM)，同时也带来了许多普通介质材料不具备的特性，如反常Snell效应和理想透镜,逆Cerenkov辐射效应,负古斯-汉欣位移效应，反向多普勒频移等。值得强调的是，超材料由人工设计微带元合成的材料，其特性主要来自于人工所设计的结构导致的，而与构成材料的成分及其本征特性没有关系。
超材料从问世以来，其以自然材料截然不同的独特电磁特性，受到了许多研究人士的关注及各领域的应用，至今还在蓬勃发展。特别地，随着超材料应用的兴起，在应用于天线在实现高增益的同时，也能应用于天线的小型化，并在增加天线阻抗带宽，改善轴比带宽(ARBW)等方面取得了很大的进步，在LP(线极化)天线的基础上加载超材料控制电磁波的相位实现LP波到CP波的转换，且不断涌现出一些新技术。
本发明超材料结构单元，经文献检索，未见与本发明相同的公开报道。
发明内容
本发明的目的在于优化已有结构性能，增加结构可调参数，设计出一种超材料结构单元。
本发明超材料结构单元，其特征在于：该超材料结构单元是一个印刷在介质板上的3×3分形贴片阵列(5)；分形贴片阵列的每一个分形贴片是一个不对称的十字分形结构(4)；不对称十字分形结构(4)是这样形成的：首先将十字形贴片的下杆(1)端点互连构成二次分形结构(2)，在二次分形结构(2)的一三象限加入三角形贴片(3)，这样就形成了不对称十字分形结构(4)。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、采用分型结构，结构简单、尺寸紧凑、重量轻、损耗低、便于加工；
2、制作成本低、精度高、便于批量生产；
3、可以应用于无线通信等领域，对通信器件和设备性能的改善起到重要的作用。
附图说明
图1为本发明超材料结构单元的不对称十字分形结构分形过程示意图。
图2为本发明超材料结构单元的结构示意图。
图3为本发明超材料结构单元的介电常数εeff随频率变化的仿真曲线。
图4为本发明超材料结构单元的磁导率μeff随频率变化的仿真曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体技术方案作进一步的说明。
如图2所示，本发明超材料结构单元，其特征在于：该超材料结构单元是一个印刷在介质板上的3×3分形贴片阵列(5)；分形贴片阵列的每一个分形贴片是一个不对称的十字分形结构(4)；不对称十字分形结构(4)是这样形成的：首先将十字形贴片的下杆(1)端点互连构成二次分形结构(2)，在二次分形结构(2)的一三象限加入三角形贴片(3)，这样就形成了不对称十字分形结构(4)。作为一个实例，本发明超材料介质基板采用介电常数为4.4和损耗角正切为0.02 的FR4介质板，尺寸为122mm×122mm×1mm；仿真的介电常数εeff如图3所示，在1.25GHZ处的εeff为0,在1.75GHZ之后，εeff变为了负值；仿真磁导率μeff如图 4所示，在1.25GHZ处的μeff为0,在1.25GHZ之前都接近于0，1.75GHZ之后,μeff变为了负值。说明了该结构为超材料结构。由于接近于零的折射率的特性，此结构能对电磁波起到汇聚的作用，从而提高天线的增益。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (1)

1.本发明一种超材料结构单元，其特征在于: 该超材料结构单元是一个印刷在介质板上的3×3分形贴片阵列（5）；分形贴片阵列的每一个分形贴片是一个不对称的十字分形结构（4）；不对称十字分形结构（4）是这样形成的：首先将十字形贴片的下杆（1）端点互连构成二次分形结构（2），在二次分形结构（2）的一三象限加入三角形贴片（3），这样就形成了不对称十字分形结构（4）。
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Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6407716B1 (en) * 2001-04-19 2002-06-18 Ems Technologies Canada, Ltd. Broadband dichroic surface
WO2010036290A2 (en) * 2008-06-19 2010-04-01 Ravenbrick, Llc Optical metapolarizer device
US20120075692A1 (en) * 2010-09-27 2012-03-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Multi-layered hybrid metamaterial structure
CN102754274A (zh) * 2009-12-04 2012-10-24 日本电气株式会社 结构体、印刷电路板、天线、传输线波导转换器、阵列天线和电子装置
US20120327666A1 (en) * 2011-04-12 2012-12-27 Ruopeng Liu Metamaterial for deflecting electromagnetic wave
CN104934715A (zh) * 2014-03-18 2015-09-23 深圳光启创新技术有限公司 多频段透波超材料、天线罩和天线系统
CN105261838A (zh) * 2015-10-23 2016-01-20 中国科学院国家空间科学中心 一种单层三频微带反射阵列天线
KR20160013697A (ko) * 2014-07-28 2016-02-05 충북대학교 산학협력단 박형 광대역 전파 흡수체
CN106505317A (zh) * 2016-12-29 2017-03-15 航天科工武汉磁电有限责任公司 作用在C波段及Ku波段的超材料频选天线罩及天线系统
CN106981723A (zh) * 2017-05-26 2017-07-25 厦门大学嘉庚学院 一种分形阵列仿生超宽带天线
JP2018174449A (ja) * 2017-03-31 2018-11-08 日本電信電話株式会社 電磁界バンドストップフィルタ
CN208970758U (zh) * 2018-11-22 2019-06-11 云南大学 一种新型的阵列形超材料结构单元

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6407716B1 (en) * 2001-04-19 2002-06-18 Ems Technologies Canada, Ltd. Broadband dichroic surface
WO2010036290A2 (en) * 2008-06-19 2010-04-01 Ravenbrick, Llc Optical metapolarizer device
CN102754274A (zh) * 2009-12-04 2012-10-24 日本电气株式会社 结构体、印刷电路板、天线、传输线波导转换器、阵列天线和电子装置
US20120287000A1 (en) * 2009-12-04 2012-11-15 Noriaki Ando Structural body, printed substrate, antenna, transmission line waveguide converter, array antenna, and electronic device
US20120075692A1 (en) * 2010-09-27 2012-03-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Multi-layered hybrid metamaterial structure
US20120327666A1 (en) * 2011-04-12 2012-12-27 Ruopeng Liu Metamaterial for deflecting electromagnetic wave
CN104934715A (zh) * 2014-03-18 2015-09-23 深圳光启创新技术有限公司 多频段透波超材料、天线罩和天线系统
KR20160013697A (ko) * 2014-07-28 2016-02-05 충북대학교 산학협력단 박형 광대역 전파 흡수체
CN105261838A (zh) * 2015-10-23 2016-01-20 中国科学院国家空间科学中心 一种单层三频微带反射阵列天线
CN106505317A (zh) * 2016-12-29 2017-03-15 航天科工武汉磁电有限责任公司 作用在C波段及Ku波段的超材料频选天线罩及天线系统
JP2018174449A (ja) * 2017-03-31 2018-11-08 日本電信電話株式会社 電磁界バンドストップフィルタ
CN106981723A (zh) * 2017-05-26 2017-07-25 厦门大学嘉庚学院 一种分形阵列仿生超宽带天线
CN208970758U (zh) * 2018-11-22 2019-06-11 云南大学 一种新型的阵列形超材料结构单元

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GUO LIU ET AL.: "Miniaturized Circularly Polarized Microstrip RFID Antenna Using Fractal Metamaterial", 《INTERNATIONAL JOURNAL OF ANTENNAS AND PROPAGATION》 *
马学礼等: "小型超表面圆极化天线设计", 《电磁场与微波》 *

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