[发明专利]一种新型人工电磁材料

说明书

【技术领域】

本发明涉及电磁领域，更具体的说，涉及一种新型人工电磁材料。

【背景技术】

人工电磁材料，俗称超材料，是一种新型人工合成材料，是由非金属材料制成的基板和附着在基板表面上或嵌入在基板内部的多个人造微结构构成的。基板可以虚拟地划分为矩形阵列排布的多个方形基板单元，每个基板单元上附着有一个人造微结构从而形成一个超材料单元，整个超材料即是由数十万、百万甚至上亿的这样的超材料单元组成的，就像晶体是由无数的晶格按照一定的排布构成的。每个超材料单元上的人造微结构相同或者不完全相同。人造微结构是组成一定几何图形的圆柱形或扁平状金属丝，例如组成圆环形、工字型的金属丝等。

由于人造微结构的存在，每个超材料单元具有不同于基板本身的等效介电常数和等效磁导率，因此所有的超材料单元构成的超材料对电场和磁场呈现出特殊的响应特性；同时，对人造微结构设计不同的具体结构和形状，可改变其单元的等效介电常数和等效磁导率，进而改变整个超材料的响应特性。

介电常数是以绝缘材料为介质与以真空为介质制成同尺寸电容器的电容量之比值，通常使用希腊字母ε表示，其表示在单位电场中，单位体积内积蓄的静电能量的大小。介电常数表征电介质极化并储存电荷的能力。如果有高介电常数的材料放在电场中，电场的强度会在电介质内有可观的下降。在高介电常数材料中，电磁波波长很短，可以大大缩小射频及微波器件的尺寸。现有的材料绝大多数介电常数的变化范围都很小，且通常为大于零的介电常数。

现有的人工电磁材料设计生产工艺中通常采用工字型人造微结构去改变空间中的介电常数分布。这种结构产生的介电常数分布通常在关注的频率段内只产生一次协振，因而介电常数变化范围比较小，且通常都是从一个比较大的值开始变化，然而实际应用中通常需要从零开始变化的介电常数。

【发明内容】

本发明实施例的目的在于提供一种新型人工电磁材料，该材料在一定的频段内具有宽频高介电常数且在另一频段内具有由零开始逐渐增大的介电常数分布。本发明实施例是这样实现的，一种新型人工电磁材料，所述材料包括：

片状基板，附着在所述片状基板上的人造微结构，所述人造微结构有至少一对，每对人造微结构包括附着在所述基板上的第一人造微结构和第二人造微结构。

本发明实施例通过两个不同的人造微结构得到两个谐振峰，使得在所述两个谐振峰之间能够实现ε从零开始平滑渐变，并且由仿真图比较可知，改变人造微结构的尺寸大小可以使得谐振峰在一定频段内前移或后移，进而调节ε从零开始平滑渐变的频段，具体的变化规律为：减小微结构的尺寸，能够使ε所述频段带宽变宽，谐振峰会后移；增加微结构的尺寸，能够使ε所述频段带宽变宽，谐振峰会前移，并且所述人工电磁材料在第一个谐振峰的前面具有宽频高介电常数，可以满足特定场合的需求。

【附图说明】

图1所示为本发明优选实施例一提供的人工电磁材料的结构图；

图2所示为本发明优选实施例二提供的人工电磁材料的结构图；

图3所示为本发明优选实施例一提供的人工电磁材料介电常数的仿真示意图；

图4所示为本发明优选实施例二提供的人工电磁材料介电常数的仿真示意图；

图5所示为本发明实施例提供的第一人造微结构的又一实施例；

图6所示为本发明实施例一提供的人造微结构对应的数据。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例通过两个不同的人造微结构得到两个谐振峰，使得在所述两个谐振峰之间能够实现ε从零开始平滑渐变，并且由仿真图比较可知，改变人造微结构的尺寸大小可以使得谐振峰在一定频段内前移或后移，进而调节ε从零开始平滑渐变的频段，具体的变化规律为：减小微结构的尺寸，能够使ε所述频段带宽变宽，谐振峰会后移；增加微结构的尺寸，能够使ε所述频段带宽变宽，谐振峰会前移，并且所述电磁材料在第一个谐振峰的前面具有宽频高介电常数，可以满足特定场合的需求。

如图1所示为本发明优选实施例一提供的人工电磁材料的结构图，为了便于说明，仅示出与本发明实施例相关的部分，包括：

片状基板1，附着在所述基板1上的人造微结构2。