CN209822867U - 一种双频段平面齿形左手材料单元 - Google Patents
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Abstract
本实用新型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。本实用新型双频段平面齿形左手材料单元结构简单，易于实现，成本低。
Description
技术领域
本实用新型属于无线通信领域，特别是一种双频段平面齿形左手材料单元。
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（Split Ring Resonator,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。
实用新型内容
本实用新型的发明目的在于：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。
本实用新型采用的技术方案如下：
本实用新型一种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。
所述一种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。
所述一种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。
所述一种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，本实用新型的有益效果是：本实用新型结构简单，易于实现，成本低，同时形成双频段的左手频带。
附图说明
图1是本实用新型一种双频段平面齿形左手材料单元的结构示意图。
图2是本实用新型一种双频段平面齿形左手材料单元的S参数的幅度。
图3是本实用新型一种双频段平面齿形左手材料单元的S参数的相位。
图4是本实用新型一种双频段平面齿形左手材料单元的介电常数。
图5是本实用新型一种双频段平面齿形左手材料单元的有效磁导率 。
图6是本实用新型一种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
下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示，本实用新型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RogressRO/duroid 5880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。
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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种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所述的一种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，调整缝隙可以调整双频段平面齿形左手材料单元结构的等效电容。
3.根据权利要求1所述的一种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所述的一种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RogressRO/duroid 5880介质板，尺寸为5mmX5mm。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN110061359A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-07-26 | 云南大学 | 双频段平面齿形左手材料单元 |
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- 2019-05-13 CN CN201920673820.5U patent/CN209822867U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
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| CN110061359B (zh) * | 2018-12-24 | 2023-11-21 | 云南大学 | 双频段平面齿形左手材料单元 |
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