[发明专利]一种实现磁场调节介电常数的超材料结构体及其结构体设计方法

摘要

本发明公开了一种实现磁场调节介电常数的超材料结构体及其结构体设计方法，该超材料结构体是由一基板(3)以及设置在基板(3)上且按照一定间距周期性排列的结构单元(4)构成。结构单元(4)由介电长方体(1)的一个面板与铁氧长方体(2)的一个面板粘接贴合组成。在外加偏置磁场和电磁波的作用下，铁氧体发生铁磁进动，通过介电长方体的Mie谐振与铁氧长方体的铁磁进动的相互作用，实现了对本发明超材料结构体有效介电常数的控制。通过改变外加磁场，在较高的频段内实现了更好的磁介电效应。本发明提出了制造可磁场调节介电常数材料和负折射率材料的一项新的方法，在微波设备方面有很广阔的应用前景。

主权项

一种实现磁场调节介电常数的超材料结构体，超材料结构体包括有一基板(3)和多个结构单元(4)；所述多个结构单元(4)按照一定间距d周期性排列粘接在基板(3)上；所述基板(3)选用介电常数为2～3；其特征在于：在所述的基板(3)的C面板(31)上按照一定间距d周期性设置有凹腔(32)，该凹腔(32)内用于放置结构单元(4)；所述基板(3)材质是PTFE玻璃编织网增强、PTFE玻璃乱纤维增强或者PTFE石英增强；所述的一个结构单元(4)由一个介电长方体(1)和一个铁氧长方体(2)组成，且介电长方体(1)的一个面板与铁氧长方体(2)的一个面板粘接贴合；介电长方体(1)的材质选用介电常数为100～200；铁氧长方体(2)的材质选用钇铁石榴石、或者锰锌铁氧体；结构单元(4)的坐标系记为O－XYZ，在外加偏置磁场和电磁波的作用下，对应各坐标关系为：电磁波沿坐标系O－XYZ的Y轴正向入射，电磁波的电场沿坐标系O－XYZ的Z轴加载；磁场沿坐标系O－XYZ的X轴加载；外加偏置磁场沿坐标系O－XYZ的Z轴方向加载；超材料结构体在电磁波频率10～12GHz范围内出现了两个介电常数为负的区域，能够用作双负折射率材料；结构单元(4)之间的间距记为d；基板(3)的长记为a、宽记为长记为h、厚记为b；介电长方体(1)的长记为a1、宽记为长记为h1、厚记为b1；铁氧长方体(2)的长记为a2、宽记为长记为h2、厚记为b2；则有a1＝2a2，h1＝h2，b1＝b2，d＝1.5(a1+a2)～3(a1+a2)，a＝h＝n(a1+a2+d)～4+n(a1+a2+d)，b＝0.1d～0.5d，n为排列的结构单元的个数。