一种宽频低色散超材料制造技术

本发明专利技术涉及一种宽频低色散超材料，包括第一基板及附着在第一基板一侧表面上的多个人造微结构，所述人造微结构为由导电材料制成的丝线，所述人造微结构具有相交的第一主线及第二主线，所述第一主线两端连接有两个第一支线，所述第二主线两端连接有两个第二支线，每一所述第一支线的两端向里弯折延伸出两个第一折线，每一所述第二支线的两端向里弯折延伸出两个第二折线。根据本发明专利技术的宽频低色散超材料，能够在较宽频段提供较稳定的折射率，即具有宽频低色散的特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超材料领域，更具体地说，涉及一种宽频低色散超材料。
技术介绍
材料的折射率随频率变化的特性即为色散，目前常用的超材料通常采用如图I所示的开口谐振环结构(SRR)。图6是对其做的仿真(折射率参数)，可以看出，对于0-5GHZ范围内入射电磁波其折射率是比较稳定的(低色散)，但是，在某些领域(例如微波天线)，需要在更宽的频段内实现低色散特性，即更宽频段内的折射率的平稳变化。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，针对现有的超材料无法实现更宽频段内的低色散特 性的缺陷，提供一种在更宽的频段内实现低色散特性的宽频低色散超材料。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种宽频低色散超材料，包括第一基板及附着在第一基板一侧表面上的多个人造微结构，所述人造微结构为由导电材料制成的丝线，所述人造微结构具有相交的第一主线及第二主线，所述第一主线两端连接有两个第一支线，所述第二主线两端连接有两个第二支线，每一所述第一支线的两端向里弯折延伸出两个第一折线，每一所述第二支线的两端向里弯折延伸出两个第二折线。进一步地，所述第一主线及第二主线相互垂直平分，所述第一主线与第二主线的长度相同，所述两个第一支线长度相同，所述第一主线两端连接在两个第一支线的中点上，所述两个第二支线长度相同，所述第二主线两端连接在两个第二支线的中点上，所述第一支线与第二支线的长度相等。进一步地，所述第一折线与第一支线所成的夹角为Q1，所述第二折线与第二支线所成的夹角为Θ 2，且有，θ 1= Θ 2 ; Θ 丄彡 45°。进一步地，所述第一折线与第一支线所成的夹角Q1及所述第二折线与第二支线所成的夹角θ2均为45度。进一步地，所述人造微结构各处的厚度相同，其厚度为H2,0. Olmm ^ H2 ^ O. 5mm ；所述人造微结构各处的线宽相同，其线宽为W,0. 08mm ^ W ^ O. 3mm ；所述第一折线与第二折线的距离为Cl1,0. 08mm ^ (I1 ^ O. 3mm ；所述第一折线的末端与第一主线平齐，所述第二折线的末端与第二主线平齐，所述第一折线与第二折线等长；所述第一折线的末端与第一主线的距离为d2，0. 08mm ^ d2 ^ O. 3mm ；所述第二折线的末端与第二主线的距离为d3，0. 08mm ^ d3 ^ O. 3mm ；并且,相邻两个人造微结构之间的间隔为WL,O. 08mm ^ WL ^ O. 3mm ；相邻两个人造微结构之间的距离为L，Imm彡L彡30mm。进一步地，所述宽频低色散超材料还包括覆盖在多个人造微结构上的第二基板。进一步地，所述第一基板与第二基板厚度相同，其厚度为H1,0. Imm ^ H1 ^ 1_。进一步地，所述第一基板与第二基板的介电常数相同，其介电常数取值范围为2. 5—2. 8 ο进一步地，所述第一基板及第二基板由陶瓷材料、F4B复合材料、FR-4复合材料或聚苯乙烯制成。进一步地，所述人造微结构由铜线或者银线制成，所述人造微结构通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻的方法附着在所述第一基板上。进一步地，所述人造微结构由铟锡氧化物、碳纳米管或者石墨制成。 本专利技术的超材料通过设计人造微结构的形状，能够使得该超材料在较宽频段提供较稳定的折射率，即具有宽频低色散的特性。该超材料可以广泛应用在平板天线的制造，例如平面卫星电视天线或者平面微波天线；另外通过该超材料的一定频段电磁波具有很小的损耗，可以用于天线罩，例如基站天线罩。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中图I是现有技术的超材料的结构示意图；图2是本专利技术第一实施例的宽频低色散超材料的结构示意图(透视)；图3是图2所示的宽频低色散超材料去掉第二基板后的正视图；图4是单个人造微结构的结构示意图；图5是本专利技术第二实施例的宽频低色散超材料的结构示意图；图6是图I所示的现有技术的超材料的仿真示意图；图7是图2所示实施例的宽频低色散超材料的仿真示意图。具体实施例方式如图2至图4所示，为本专利技术第一实施例的宽频低色散超材料，其包括第一基板I、附着在第一基板I一侧表面上的多个人造微结构3及覆盖在多个人造微结构3上的第二基板2。所述人造微结构3具有相互垂直平分的第一主线31及第二主线32，所述第一主线31与第二主线32的长度相同，所述第一主线31两端连接有相同长度的两个第一支线Z1，所述第一主线31两端连接在两个第一支线Zl的中点上，所述第二主线32两端连接有相同长度的两个第二支线Z2，所述第二主线32两端连接在两个第二支线Z2的中点上，所述第一支线Zl与第二支线Z2的长度相等，每一所述第一支线Zl的两端向里弯折延伸出两个第一折线ZX1，每一所述第二支线Z2的两端向里弯折延伸出两个第二折线ZX2。图2为透视图，即假定第一基板与第二基板透明，人造微结构不透明。本实施例中，所述第一折线ZXl与第一支线Zl所成的夹角为Θ i，所述第二折线ZX2与第二支线Z2所成的夹角为θ2，且有，θ 1= Θ 2 ; Θ i 彡 45。。优选地，所述第一折线ZXl与第一支线Zl所成的夹角Θ i及所述第二折线ZX2与第二支线Z2所成的夹角θ2均为45度。即第一折线Zl与第二折线Ζ2平行。本实施例中，如图3及图4所示，所述人造微结构各处的厚度相同，其厚度为H2,O.Olmm < H2 < O. 5mm ;所述人造微结构各处的线宽相同，其线宽为W,0. 08mm ^ W ^ O. 3mm ；所述第一折线与第二折线的距离为Cl1,0. 08mm ^ Cl1 ^ O. 3mm ；所述第一折线的末端与第一主线平齐，所述第二折线的末端与第二主线平齐，所述第一折线与第二折线等长；所述第一折线的末端与第一主线的距离为d2,0. 08mm ^ d2 ^ O. 3mm ；所述第二折线的末端与第二主线的距离为d3，0. 08mm ^ d3 ^ O. 3mm ；并且，相邻两个人造微结构之间的间隔为WL，0. 08mm彡WL彡O. 3mm ;如图3所示，WL即为相邻两个人造微结构的相对的两个第一支线的距离，也即相邻两个人造微结构的相对的两个第二支线的距离。相邻两个人造微结构之间的距离为L，Imm彡L彡30mm ;如图3所示，L即为相邻两个人造微结构的两个的第一支线(或两个第二支线)之间的距离；也即相邻两个人造微结构中心点之间的距离。L的长度与入射电磁波有关，通常L的长度小于入射电磁波的波长，例如L可以是入射电磁波的十分之一，这样可以对入射电磁波产生连续的响应。本实施例中，所述人造微结构3为由导电材料制成的丝线。例如铜线、银线及其它金属线，采用金属材料制成的人造微结构，可以通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻的方法附着在所述第一基板I上。另外，人造微结构3还可以由其它非金属的导电材料制成，例如，铟锡氧化物、碳纳米管或者石墨等。本发实施例中，所述第一基板I与第二基板2厚度相同，其厚度为H1,O.Imm ^ H1 ^ 1mm。并且，所述第一基板I与第二基板2的介电常数相同，其介电常数取值范围为2. 5-2. 8。本实施例中，第一基板I及第二基板2可以由任意的介电材料制成，例如陶瓷材料、高分子材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料。高分子材料，例如可以有F4B复合材料、FR-本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽频低色散超材料，其特征在于，包括第一基板及附着在第一基板一侧表面上的多个人造微结构，所述人造微结构为由导电材料制成的丝线，所述人造微结构具有相交的第一主线及第二主线，所述第一主线两端连接有两个第一支线，所述第二主线两端连接有两个第二支线，每一所述第一支线的两端向里弯折延伸出两个第一折线，每一所述第二支线的两端向里弯折延伸出两个第二折线。2.根据权利要求I所述的宽频低色散超材料，其特征在于，所述第一主线及第二主线相互垂直平分，所述第一主线与第二主线的长度相同，所述两个第一支线长度相同，所述第一主线两端连接在两个第一支线的中点上，所述两个第二支线长度相同，所述第二主线两端连接在两个第二支线的中点上，所述第一支线与第二支线的长度相等。3.根据权利要求2所述的宽频低色散超材料，其特征在于，所述第一折线与第一支线所成的夹角为Q1，所述第二折线与第二支线所成的夹角为θ2，且有，Θ Θ 2 ; Θ ≤ 45。。4.根据权利要求3所述的宽频低色散超材料，其特征在于，所述第一折线与第一支线所成的夹角Q1及所述第二折线与第二支线所成的夹角θ2均为45度。5.根据权利要求4所述的宽频低色散超材料，其特征在于，所述人造微结构各处的厚度相同，其厚度为H2,0. Olmm ^ H2 ^ O. 5mm ； 所述人造微结构各处的线宽相同，其线宽为W，O. 08mm ^ W ^ O. 3mm ； 所述第一折线与第二折线的距离为(I1,0. 08mm ^ ...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘若鹏，季春霖，岳玉涛，余铨强，
申请(专利权)人：深圳光启创新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：