[发明专利]平面结构双频段类蝶形左手材料单元

说明书

本发明公开了平面结构双频段类蝶形左手材料单元，涉及无线通信领域。该超材料结构单元包括介质板（4）及印刷在介质板（4）上的类蝶形贴片（5）；类蝶形贴片（5）由类蝶形两翼的贴片(1、1’)、中间的镂空菱形贴片（2）和两翼贴片(1、1’)中间的两个镂空梯形贴片（3、3’）构成；类蝶形两翼的贴片(1、1’)沿中间的菱形贴片（2）对称设置，并朝外侧开口（6、6’）;镂空菱形贴片（2）各边长长度相等;两翼贴片(1、1’)中间的两个镂空梯形贴片（3、3’）沿中间的菱形贴片（2）对称设置，向内侧开口（7、7’），开口方向与两翼贴片的开口方向相反，开口尺寸相同。该超材料单元结构简单，易于实现，成本低。

技术领域

本发明属于无线通信领域，涉及一种平面结构双频段的左手材料单元。

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。

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。

本发明平面结构双频段类蝶形左手材料单元，结构简单，易于实现，成本低。

本发明内容，经文献检索，未见与本发明相同的公开报道。

发明内容

本发明的目的是提供平面结构双频段类蝶形左手材料单元。结构简单，易于实现，成本低，同时形成双频段的左手频带。

平面结构双频段类蝶形左手材料单元，其特征在于：该超材料结构单元包括介质板（4）及印刷在介质板（4）上的类蝶形贴片（5）；类蝶形贴片（5）由类蝶形两翼的贴片(1、1’)、中间的镂空菱形贴片（2）和两翼贴片中间的两个镂空梯形贴片（3、3’）构成；类蝶形两翼的贴片(1、1’)沿中间的菱形贴片（2）对称设置，并朝外侧开口（6、6’）; 镂空菱形贴片（2）各边长长度相等;两翼贴片(1、1’)中间的两个镂空梯形贴片（3、3’）沿中间的菱形贴片（2）对称设置，向内侧开口（7、7’），开口方向与两翼贴片的开口方向相反，开口尺寸相同。

所述平面结构双频段类蝶形左手材料单元，其特征在于：两翼贴片(1、1’)以及中间的两个镂空梯形贴片（3、3’）的各两处缝隙（6、6’、7、7’）产生磁谐振，调整缝隙可以调整该结构的等效电容。

所述平面结构双频段类蝶形左手材料单元，其特征在于：类蝶形贴片（5）产生电谐振，调整类蝶形贴片（5）的尺寸可调整等效电感。