CN206098624U - 一种类y型双层旋转互补超材料微单元结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种类Y型双层旋转互补超材料微单元结构，属于电磁通信技术领域，包括介质基板、加载在介质基板上的微单元结构；微单元结构包括设置在介质基板一侧的正单元结构、及设置在介质基板另一侧的背互补单元结构，正单元结构与背互补单元结构两者夹角为60°；正单元结构包括Y型贴片一、设置在Y型贴片一外侧的六边形环一，Y型贴片一与六边形环一中的三边相接，六边形环一的另三边上各开有一矩形槽一。本实用新型结构简单，易于制作，具有良好的频率选择特性；通过改变尺寸影响其电感值，有利于实现结构的小型化，可以广泛运用于天线罩中和微带天线上实现增益的提高；应用于印刷振子天线的反射板可以有效的缩减天线的带外RCS。

Description

一种类Y型双层旋转互补超材料微单元结构

技术领域

本实用新型涉及一种微单元结构，具体涉及一种类Y型双层旋转互补超材料微单元结构，属于电磁通信技术领域。

背景技术

一般认为超材料是具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。在超材料技术下，一种叫做频率选择表面（FSS）的超材料成为一个新的研究课题，这是一种复合结构材料，通过微观的结构设计，如按照一定排列方式排列的周期结构单元，可以实现超越传统材料的光学和电磁学性能：选择不同频率的电磁波通过。任何周期性分布在平面上的微单元结构都会对电磁波产生衍射现象，且周期单元的形状、排列方式、彼此的间距都会对散射场产生影响。

目前，频率选择表面超材料可以分为孔径型（带通型）和贴片型（带阻型）。通常频率选择表面超材料在实际应用中都是采用将单元结构加载在介质上的形式，这是由于介质加载能够提高FSS对电磁波入射角的稳定性。

因频率选择表面超材料具有特定的频率选择特性而被广泛的应用于微波、红外至可见光波段，如雷达罩、反射面天线的副反射器、波极化器、分波束仪、相移器、太阳能选择表面等。

实用新型内容

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提出一种类Y型双层旋转互补超材料微单元结构，结构简单，具有较好的频率选择特性。

为了实现上述目的，本实用新型采用的一种类Y型双层旋转互补超材料微单元结构，包括介质基板、加载在介质基板上的微单元结构；

所述微单元结构包括设置在介质基板一侧的正单元结构、及设置在介质基板另一侧的背互补单元结构，所述正单元结构与背互补单元结构两者夹角为60°；

所述正单元结构包括Y型贴片一、设置在Y型贴片一外侧的六边形环一，所述Y型贴片一与六边形环一中的三边相接，六边形环一的另三边上各开有一矩形槽一。

作为改进，所述介质基板采用介电常数为2.5的Taconic TLX-9。

作为改进，所述正单元结构采用金、银或铜中的任一种单质材料。

作为改进，所述Y型贴片一的三边等长，且任意两边间的夹角为120°。

作为改进，所述背互补单元结构包括Y型贴片二、设置在Y型贴片二外侧的六边形环二，所述Y型贴片二与六边形环二中的三边相接，六边形环二的另三边上各开有一矩形槽二。

作为改进，所述介质基板上设有金属层，所述背互补单元结构安装在金属层上。

作为改进，所述正单元结构与背互补单元结构的尺寸相同。

作为改进，所述Y型贴片一的各边长为3mm，各边宽为0.1mm。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1）本实用新型结构简单，易于制作。在工作频段内具有良好的频率选择特性。

2）通过改变本实用新型单元结构的尺寸影响其电感值，有利于实现结构的小型化，可以广泛运用于天线罩中和微带天线上实现增益的提高。

3）将该结构应用于印刷振子天线的反射板可以有效的缩减天线的带外RCS。

附图说明

图1 为本实用新型的类Y型双层旋转互补超材料微单元结构正面示意图；

图2 为本实用新型的类Y型双层旋转互补超材料微单元结构背面示意图；

图3 为本实用新型微单元结构采用电磁仿真软件Ansoft HFSS 模拟测试在不同结构情况下的传输特性结果曲线图；

图4 为本实用新型微单元结构采用电磁仿真软件Ansoft HFSS 模拟测试应用于替代印刷振子天线的金属反射板时，天线在θ=0°，φ=0°角度下，工作频带外RCS曲线图；

图5 为本实用新型微单元结构采用电磁仿真软件Ansoft HFSS 模拟测试的应用于替代印刷振子天线的金属反射板时，天线在θ=60°，φ=45°角度下，工作频带外RCS曲线图；

图中：1、介质基板，2、正单元结构，21、矩形槽一，22、六边形环一，23、Y型贴片一，3、背互补单元结构，31、矩形槽二，32、六边形环二，33、Y型贴片二。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限制本实用新型的范围。

如图1、图2所示，一种类Y型双层旋转互补超材料微单元结构，包括介质基板1、加载在介质基板1上的微单元结构；

所述微单元结构包括设置在介质基板1一侧的正单元结构2、及设置在介质基板1另一侧的背互补单元结构3，所述正单元结构2与背互补单元结构3两者夹角为60°，其中背互补单元结构3由正单元结构2旋转60°后印刷在介质基板1上；

所述正单元结构2包括Y型贴片一23、设置在Y型贴片一23外侧的六边形环一22，所述Y型贴片一23与六边形环一22中的三边相接，六边形环一22的另三边上各开有一矩形槽一21。通过改变结构的尺寸来调节结构的谐振频率。

作为实施例的改进，所述介质基板1采用介电常数为2.5的Taconic TLX-9。

作为实施例的改进，所述正单元结构2采用金、银或铜中的任一种单质材料。

作为改进，所述Y型贴片一23的三边等长，且任意两边间的夹角为120°。

作为实施例的改进，所述背互补单元结构3包括Y型贴片二33、设置在Y型贴片二33外侧的六边形环二32，所述Y型贴片二33与六边形环二32中的三边相接，六边形环二32的另三边上各开有一矩形槽二31。

作为实施例的改进，所述介质基板1上设有金属层，所述背互补单元结构3安装在金属层上。所述背互补单元结构3采用镂空设计，即在介质基板1上镂空开设相应的Y型贴片二33、六边形环二32形状的结构。

作为实施例的改进，所述正单元结构2与背互补单元结构3的尺寸相同；Y型贴片一23的各边长为3mm，各边宽为0.1mm；六边形环中各边宽度相同，均为0.6mm，其中六边形环中与Y型贴片连接的一边，外侧长度为2.3mm。

基于以上分析设计的类Y型双层旋转互补超材料微单元结构，Ansoft HFSS仿真结果如图3、图4和图5所示，通过改进Y型单元结构并进行了旋转互补的设计。

在没有改变周期结构尺寸的情况下，相对于传统Y型单元，谐振频率从13.4GHz降低到4.8GHz，从而实现了结构的小型化，可以广泛运用于微带天线上实现增益的提高和天线罩中；应用于替代印刷振子天线的金属反射板时，天线的带外RCS明显降低；且结构简单，易于制作。图4为平面波垂直入射到类Y型双层旋转互补超材料微单元结构反射板和普通金属反射板时，天线的带外RCS曲线对比。图5为平面波斜入射到类Y型双层旋转互补超材料微单元结构反射板和普通金属反射板时，天线的带外RCS曲线对比。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种类Y型双层旋转互补超材料微单元结构，其特征在于，包括介质基板（1）、加载在介质基板（1）上的微单元结构；

所述微单元结构包括设置在介质基板（1）一侧的正单元结构（2）、及设置在介质基板（1）另一侧的背互补单元结构（3），所述正单元结构（2）与背互补单元结构（3）两者夹角为60°；

所述正单元结构（2）包括Y型贴片一（23）、设置在Y型贴片一（23）外侧的六边形环一（22），所述Y型贴片一（23）与六边形环一（22）中的三边相接，六边形环一（22）的另三边上各开有一矩形槽一（21）。

2.根据权利要求1所述的一种类Y型双层旋转互补超材料微单元结构，其特征在于，所述介质基板（1）采用介电常数为2.5的Taconic TLX-9。

3.根据权利要求1所述的一种类Y型双层旋转互补超材料微单元结构，其特征在于，所述正单元结构（2）采用金、银或铜中的任一种单质材料。

4.根据权利要求1所述的一种类Y型双层旋转互补超材料微单元结构，其特征在于，所述Y型贴片一（23）的三边等长，且任意两边间的夹角为120°。

5.根据权利要求4所述的一种类Y型双层旋转互补超材料微单元结构，其特征在于，所述背互补单元结构（3）包括Y型贴片二（33）、设置在Y型贴片二（33）外侧的六边形环二（32），所述Y型贴片二（33）与六边形环二（32）中的三边相接，六边形环二（32）的另三边上各开有一矩形槽二（31）。

6.根据权利要求5所述的一种类Y型双层旋转互补超材料微单元结构，其特征在于，所述介质基板（1）上设有金属层，背互补单元结构（3）安装在金属层上。

7.根据权利要求4或6所述的一种类Y型双层旋转互补超材料微单元结构，其特征在于，所述正单元结构（2）与背互补单元结构（3）的尺寸相同。

8.根据权利要求7所述的一种类Y型双层旋转互补超材料微单元结构，其特征在于，所述Y型贴片一（23）的各边长为3mm，各边宽为0.1mm。