本发明专利技术涉及一种基于亚铁磁体的可调谐双频负折射率媒质及制备方法，属于微波电磁材料技术领域。所述媒质可分别由刻蚀有SRR和金属线结构、Ω状结构、截断金属短线和金属线的介质板与亚铁磁体层叠构成。本发明专利技术所构造的双频负折射率媒质具有智能可调谐特性，可用于可调谐双频带通/带阻滤波器、可调谐双频电磁隐形材料和吸波材料等领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微波电磁材料领域，具体地，本专利技术涉及。
技术介绍
2000年，D. R. Smith等人基于J. B. Pendry提出的构造单负介电常数材料、单负磁导率材料的思想，首次人工合成出在X波段等效介电常数和等效磁导率同时为负的负折射率微波媒质，实现了 1976年前苏联科学家V. G. Veselago所预言的理想负折射率媒质。负折射率媒质已成为当今物理学、材料学、电磁学、光学等领域交叉学科的重点研究对象，具有广泛的应用前景和重要的科学意义。 通常实现负折射率媒质的方法均是由单负介电常数材料和单负磁导率材料分别合成。由周期排列的金属线阵列很容易实现宽频带单负介电常数，而要实现宽频的单负磁导率材料成为制约负折射率媒质的关键性技术问题。目前实现宽频负磁导率材料的方法主要有双频、三频、多频等技术，以及基于铁电、铁磁、液晶等材料，通过外加电场、磁场、温度控制等技术以实现可调谐的方法。CN 1835277A公开了一种负折射率微波媒质材料及其制备方法,属于微波材料
材料由单负磁导率的绝缘型铁磁材料或绝缘型亚铁磁材料和金属导线组成，所述金属导线均匀嵌入单负磁导率的绝缘型铁磁材料或绝缘型亚铁磁材料中。针对金属导线阵列而言，该专利技术提供了三种负折射率材料一维晶格型、二维晶格型和三维晶格型。制备方法是将宽带单负磁导率的绝缘型铁磁材料或绝缘型亚铁磁材料和宽带单负介电常数的金属导线阵列结构，二者相互重叠，构成所述负折射率媒质。但该负折射率微波媒质材料只能实现单频段的负折射率。然而，要进一步地实现宽频智能控制，以应用于各种不同的应用场合，急需设计出一种宽频或多频的具有可调谐性能的负折射率媒质，而其中最为关键的技术即为实现宽频或多频的具有智能可调谐的单负磁导率超材料。本专利技术基于亚铁磁体在外加直流磁场条件下表现出的负磁导率特性和智能可调谐特性，以及可实现负磁导率特性的谐振单元阵列(SRR结构、Ω状结构、截断金属短线结构)，提出一种智能可调谐的双频负折射率媒质及其制备方法。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种基于亚铁磁体的可调谐双频负折射率媒质。所述基于亚铁磁体的可调谐双频负折射率媒质由刻蚀有谐振单元阵列的介质板与亚铁磁体层叠构成。优选地，所述谐振单元阵列为SRR和金属线结构、Ω状结构、截断金属短线和金属线结构中的任一种。优选地，所述介质板的介电损耗角正切值小于O. 02。具体实现方法是由刻蚀在介质板上的SRR、Ω状结构或截断金属短线结构实现一个频段的单负磁导率；由亚铁磁体在外加直流磁场控制下实现另一个频段负磁导率；由刻蚀在介质板上的金属线实现宽频的单负介电常数，其工作频段覆盖两个负磁导率频段，从而实现双频的负折射率特性；通过改变外加直流磁场强度，同时智能控制两个负折射率频段。本专利技术所提出的具有三种谐振单元阵列的基于亚铁磁体的可调谐双频负折射率媒质的示意图如图2、图6、图10所示。(I)基于亚铁磁体的SRR和金属线结构可调谐双频负折射率媒质其中，构成SRR结构的金属厚度O. 017mm O. 035mm,线宽O. Imm O. 2mm ；SRR结构外环尺寸I. 6mm 2mm,内环尺寸O. 8mm I. 2mm ;金属线厚度O. 01 7mm O. 035mm,线宽O. 2mm O. 5mm ；SRR结构与金属线间距O. 2mm O. 4mm ;介质板厚度O. 5mm Imm,亚铁磁体厚度O. 5mm Imm,周期尺寸2mm 3mm。(2)基于亚铁磁体的Ω状结构可调谐双频负折射率媒质 其中，两个Ω状结构旋转对称，构成Ω状结构的金属厚度O. 017mm O. 035mm，线宽O. 3mm O. 5mm ;两个旋转对称Ω状结构间距O. 2mm O. 4mm ;介质板厚度O. 5mm 1mm,亚铁磁体厚度O. 5mm 1_，周期尺寸2mm 3mm。(3)基于亚铁磁体的截断金属短线和金属线结构可调谐双频负折射率媒质其中，截断金属短线和金属线厚度O. 017mm O. 035mm,线宽O. Imm O. 2mm ;截断金属短线长度3mm 3. 8mm,截断金属短线与金属线间隔O. 3mm O. 5mm,介质板厚度O. 25mm O. 5mm,亚铁磁体厚度O. 3mm O. 6mm,周期尺寸2mm 5mm。优选地，所述亚铁磁体基片厚度为O. 3mm 1mm。本专利技术的目的之一还在于提供所述的可调谐双频负折射率媒质的用途。所述的可调谐双频负折射率媒质具有智能可调谐特性，可用于可调谐双频带通/带阻滤波器、可调谐双频电磁隐形材料和吸波材料领域。本专利技术的目的之一还在于提供所述基于亚铁磁体的可调谐双频负折射率媒质的制备方法，所述方法包括以下步骤(I)制备亚铁磁体基片；(2)采用电路板刻蚀技术，在介质板上刻蚀出谐振单元阵列；(3)由步骤(I)获得的亚铁磁体基片与步骤(2)获得的刻蚀有相应谐振单元阵列的印制电路板层叠放置并粘在一起，得到基于亚铁磁体的可调谐双频负折射率媒质。优选地，所述亚铁磁体基片厚度为O. 3mm 1mm。优选地，所述介质板的介电损耗角正切值小于O. 02。采用磁场强度可调的磁场发生器以产生2k0e 3k0e的直流磁场，作用于本专利技术所述的基于亚铁磁体的可调谐双频负折射率媒质，可智能控制两个负折射率工作频段。附图说明图I是不同外加磁场下亚铁磁体等效磁导率随频率的变化曲线图，其中内插图为外加直流磁场作用于亚铁磁体的方向示意图；图2是基于亚铁磁体的SRR和金属线结构双频负折射率媒质单元图3是基于亚铁磁体的SRR和金属线结构双频负折射率媒质的S-参数随频率变化曲线图；图4中(a)基于亚铁磁体的SRR和金属线结构双频负折射率媒质等效阻抗；(b)基于亚铁磁体的SRR和金属线结构双频负折射率媒质等效折射率特性；图5是基于亚铁磁体的SRR和金属线结构双频负折射率媒质的传输系数随外加直流磁场变化的频移特性；图6是基于亚铁磁体的Ω状结构双频负折射率媒质单元图；图7是基于亚铁磁体的Ω状结构双频负折射率媒质S-参数随频率变化曲线 图8中(a)基于亚铁磁体的Ω状结构双频负折射率媒质等效阻抗；(b)基于亚铁磁体的Ω状结构双频负折射率媒质等效折射率特性；图9是基于亚铁磁体的Ω状结构双频负折射率媒质的传输系数随外加直流磁场变化的频移特性；图10是基于亚铁磁体的截断金属短线和金属线结构可调谐双频负折射率媒质单元图；图11是基于亚铁磁体的截断金属短线和金属线结构可调谐双频负折射率媒质S-参数随频率变化曲线图；图12中(a)基于亚铁磁体的截断金属短线和金属线结构可调谐双频负折射率媒质等效阻抗；(b)基于亚铁磁体的截断金属短线和金属线结构可调谐双频负折射率媒质等效折射率特性；图13是基于亚铁磁体的截断金属短线和金属线结构可调谐双频负折射率媒质传输系数随外加直流磁场变化的频移特性。附图标记1 一铁氧体；2—介质。具体实施例方式首先，采用电路板刻蚀技术，在介电损耗较小的介质板上分别刻蚀出SRR和金属线、Ω状结构、截断金属短线和金属线三种结构；其次，选用Trans-Tech有限公司的商用微波石榴石铁氧体类亚铁磁体基片TT1-3000系列，其具体参数为饱和磁化强度4 31 Ms=3000Gs，介电常数ε r=12. 9，损耗正切角tan δ本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可调谐双频负折射率媒质，其特征在于，所述媒质由刻蚀有谐振单元阵列的介质板与亚铁磁体层叠构成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：文光俊，黄勇军，王黄腾龙，钟靖平，
申请(专利权)人：电子科技大学，无锡成电科大科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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