基于双三角形金属条的二维可衍生超材料性能分析

田子建; 李玮祥; 樊京

doi:10.7498/aps.64.034102

摘要

基于两宽金属条中间引入两交叉细长金属线的双三角形结构, 提出了一种新型二维超材料结构.利用HFSS软件对该结构及其衍生结构进行仿真分析, 结果表明: 该类形结构在电磁波垂直和平行两种入射情况下都能实现双负特性, 通过比较分析归纳出该类形结构的一般规律: 电磁波以垂直和水平两种方式入射时, 中间引入的金属线个数每增加一根, 结构的谐振频率向高频方向分别移动0.5 GHz和4 GHz左右.对多维左手材料的发展提供了参考.

关键词:

Abstract

A new two-dimensional left-handed material based on double-triangled sructure is proposed. The simulation software HFSS is used to analyse the structure and its derivative structure. Results show that this type of structure can present left-handed properties when electromagnetic waves are incident on either perpendicularly or parallelly the plane of the substrate. And the general rule for this type structure is that: When the incident electromagnetic wave is in the perpendicular or parallel direction, and for each additional metal strip in the middle of the metal wires, the resonant frequency of the structure moves to higher frequencies around 0.5 or 4 GHz. These can be of reference values in further development of multi-dimensional left-handed material.

Keywords:

作者及机构信息

1.
中国矿业大学(北京), 机电学院, 北京 100083;

2.
南阳理工学院电子与电气工程学院, 南阳 473004

基金项目: 国家自然科学基金重点项目(批准号: 51134024)、国家高技术研究发展计划(863计划)(批准号: 2012AA062203)和国家自然科学基金(批准号: U1261125)资助的课题.

Authors and contacts

1.
School of Mechanical Electronic & Information Engineeriing, China University of Mining and Technology (Beijing), Beijing 100083, China;

2.
Department of Electronics and Electrical Engineering, Nanyang Institute of Technology, Nanyang 473004, China

Funds: Project supported by the Key Program of the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 51134024), the National High Technology Research and Development Program of China (Grant No. 2012AA062203), and the National Natural Science Foundation of China (Grant No. U1261125).

参考文献

[1]	Veselago V G 1968 Sov. Phys. Usp. 10 509
[2]	Pendry J B 2000 Phys. Rev. Lett. 85 3966
[3]	Smith D R, Padilla W J, Vier D C, Nemat-Nasser S C, Schultz S 2000 Phys. Rev. Lett. 84 418
[4]	Zhou J F, Economon E N, Koschny T, Soukoulis C M 2006 Opt. Lett. 32 3620
[5]	Grzegorczyk T M, Moss C D, Lu Jie, Chen X D 2005 IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 53 2956
[6]	Chen H S, Ran L X, Huangfu J T, Zhang X M, Chen K S 2004 Phys.Rev.E 70 057605
[7]	Liu Y H, Luo C R, Zhao X P 2007 Acta Phys. Sin. 56 5883 (in Chinese) [刘亚红, 罗春荣, 赵晓鹏 2007 物理学报 56 5883]
[8]	Huang H Y, Ding Sh, Wang B Z, Zang R 2014 Chin. Phys. B 23 064101
[9]	Huang Y J, Wen G J, Li J, Zhong J P, Wang P, Sun Y H, O Gordon, Zhu W R 2012 Chin. Phys. B 21 117801
[10]	Zhou J F, Zhang L, Tuttle G, Koschny T, Soukoulis C M 2006 Phys. Rev. B 73 041101
[11]	Zhang S, Qu S B, Ma H, Xie F, Xu Z 2009 Acta Phys. Sin. 58 3961 (in Chinese) [张松, 屈绍波, 马华, 谢峰, 徐卓 2009 物理学报 58 3961]
[12]	Wang H X, L Y H, Zhang H X, Wu Y L 2011 Acta Phys. Sin. 60 034101 (in Chinese) [王海侠, 吕英华, 张洪欣, 吴艳玲 2011 物理学报 60 034101]
[13]	Tian Z J, Chen W C, Fan J 2013 Acta Phys. Sin. 62 074102 (in Chinese) [田子建, 陈文超, 樊京 2013 物理学报 62 074102]
[14]	Pendry J B, Holden A J, Stewart W J, Youngs I 1996 Phys. Rev. Lett. 76 25
[15]	Markos P, Soukoulis C M 2002 Phys. Rev. E 65 036622
[16]	Kokkinos T, Sarris C D, Eleftheriades G V 2005 IEEE Trans. Micro. Theo. Tech. 53
[17]	Ziolkowski R W 2003 IEEE Trans. Ante. Prop. 51 1516
[18]	Smith D R, Vier D C, Koschny Th, Soukoules C M 2005 Phys. Rev. E 71 036617
[19]	Szabo Z, Park G H, Hedge R, Li E P 2010 IEEE Trans. Microwave. Theory. Tech. 58 2646

施引文献

[1]	Veselago V G 1968 Sov. Phys. Usp. 10 509
[2]	Pendry J B 2000 Phys. Rev. Lett. 85 3966
[3]	Smith D R, Padilla W J, Vier D C, Nemat-Nasser S C, Schultz S 2000 Phys. Rev. Lett. 84 418
[4]	Zhou J F, Economon E N, Koschny T, Soukoulis C M 2006 Opt. Lett. 32 3620
[5]	Grzegorczyk T M, Moss C D, Lu Jie, Chen X D 2005 IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 53 2956
[6]	Chen H S, Ran L X, Huangfu J T, Zhang X M, Chen K S 2004 Phys.Rev.E 70 057605
[7]	Liu Y H, Luo C R, Zhao X P 2007 Acta Phys. Sin. 56 5883 (in Chinese) [刘亚红, 罗春荣, 赵晓鹏 2007 物理学报 56 5883]
[8]	Huang H Y, Ding Sh, Wang B Z, Zang R 2014 Chin. Phys. B 23 064101
[9]	Huang Y J, Wen G J, Li J, Zhong J P, Wang P, Sun Y H, O Gordon, Zhu W R 2012 Chin. Phys. B 21 117801
[10]	Zhou J F, Zhang L, Tuttle G, Koschny T, Soukoulis C M 2006 Phys. Rev. B 73 041101
[11]	Zhang S, Qu S B, Ma H, Xie F, Xu Z 2009 Acta Phys. Sin. 58 3961 (in Chinese) [张松, 屈绍波, 马华, 谢峰, 徐卓 2009 物理学报 58 3961]
[12]	Wang H X, L Y H, Zhang H X, Wu Y L 2011 Acta Phys. Sin. 60 034101 (in Chinese) [王海侠, 吕英华, 张洪欣, 吴艳玲 2011 物理学报 60 034101]
[13]	Tian Z J, Chen W C, Fan J 2013 Acta Phys. Sin. 62 074102 (in Chinese) [田子建, 陈文超, 樊京 2013 物理学报 62 074102]
[14]	Pendry J B, Holden A J, Stewart W J, Youngs I 1996 Phys. Rev. Lett. 76 25
[15]	Markos P, Soukoulis C M 2002 Phys. Rev. E 65 036622
[16]	Kokkinos T, Sarris C D, Eleftheriades G V 2005 IEEE Trans. Micro. Theo. Tech. 53
[17]	Ziolkowski R W 2003 IEEE Trans. Ante. Prop. 51 1516
[18]	Smith D R, Vier D C, Koschny Th, Soukoules C M 2005 Phys. Rev. E 71 036617
[19]	Szabo Z, Park G H, Hedge R, Li E P 2010 IEEE Trans. Microwave. Theory. Tech. 58 2646

[1]	杨怀, 王春华, 郭小蓉. 基于正六边形多开口的新型双频带左手材料. 物理学报, 2014, 63(1): 014103. doi: 10.7498/aps.63.014103
[2]	田子建, 陈文超, 樊京. 基于双Σ形金属条的双向左手材料. 物理学报, 2013, 62(7): 074102. doi: 10.7498/aps.62.074102
[3]	李文强, 曹祥玉, 高军, 刘涛, 姚旭, 马嘉俊. 基于斜三角开口对环的宽带低耗左手材料. 物理学报, 2012, 61(15): 154102. doi: 10.7498/aps.61.154102
[4]	张洪欣, 李姗, 张金玲, 刘雯, 吕英华. 基于蘑菇型结构的双入射超宽带复合媒质材料设计与分析. 物理学报, 2012, 61(5): 054101. doi: 10.7498/aps.61.054101
[5]	郭林燕, 杨河林, 李敏华, 高超嵩, 田原. 单方环结构左手材料微带天线. 物理学报, 2012, 61(1): 014102. doi: 10.7498/aps.61.014102
[6]	刘亚红, 刘辉, 赵晓鹏. 基于小型化结构的各向同性负磁导率材料与左手材料. 物理学报, 2012, 61(8): 084103. doi: 10.7498/aps.61.084103
[7]	杨晨, 张洪欣, 王海侠, 徐楠, 许媛媛, 黄丽玉, 张可欣. 十字环型左手材料单元结构设计与仿真. 物理学报, 2012, 61(16): 164101. doi: 10.7498/aps.61.164101
[8]	弓巧侠, 赵双双, 段智勇, 马凤英. 结构参量对左手材料通带位置影响的研究. 物理学报, 2011, 60(10): 107804. doi: 10.7498/aps.60.107804
[9]	陈春晖, 屈绍波, 徐卓, 王甲富, 马华, 周航. 基于单面金属结构的二维宽带左手材料. 物理学报, 2011, 60(2): 024101. doi: 10.7498/aps.60.024101
[10]	王海侠, 吕英华, 张洪欣, 吴艳玲. 基于双Z形金属条的双入射型左手材料研究. 物理学报, 2011, 60(3): 034101. doi: 10.7498/aps.60.034101
[11]	高仁璟, 史鹏飞, 刘书田, 段玉平, 唐祯安. 左手材料微结构构型的传输线比拟模型. 物理学报, 2010, 59(12): 8566-8573. doi: 10.7498/aps.59.8566
[12]	王甲富, 屈绍波, 徐卓, 张介秋, 马华, 杨一鸣, 吴翔, 鲁磊. 基于金属结构单元间耦合的左手材料的设计及实验验证. 物理学报, 2010, 59(6): 4018-4022. doi: 10.7498/aps.59.4018
[13]	郭云胜, 张雪峰. 一种结构简单的二维左手材料设计及仿真研究. 物理学报, 2010, 59(12): 8584-8590. doi: 10.7498/aps.59.8584
[14]	张松, 屈绍波, 马华, 谢峰, 徐卓. 基于平行金属条的左手结构设计与仿真研究. 物理学报, 2009, 58(6): 3961-3965. doi: 10.7498/aps.58.3961
[15]	张淳民, 孙明昭, 袁志林, 宋晓平. 基于三角谐振环的新型六边形谐振环金属线复合周期结构左手材料性质研究. 物理学报, 2009, 58(3): 1758-1764. doi: 10.7498/aps.58.1758
[16]	杨一鸣, 屈绍波, 王甲富, 徐卓. 由同时具有磁谐振和电谐振结构组成的左手材料. 物理学报, 2009, 58(2): 1031-1035. doi: 10.7498/aps.58.1031
[17]	孙明昭, 张淳民, 宋晓平, 梁工英, 孙占波. 基于矩形谐振环的新型复合周期结构左手材料研究. 物理学报, 2009, 58(9): 6179-6184. doi: 10.7498/aps.58.6179
[18]	王甲富, 屈绍波, 徐卓, 张介秋, 杨一鸣, 马华. 磁谐振和电谐振结构构成的左手材料设计. 物理学报, 2008, 57(8): 5015-5019. doi: 10.7498/aps.57.5015
[19]	陈亮, 梁昌洪, 党晓杰. 非线性左手材料中的二次谐波. 物理学报, 2007, 56(11): 6398-6402. doi: 10.7498/aps.56.6398
[20]	刘亚红, 罗春荣, 赵晓鹏. 同时实现介电常数和磁导率为负的H型结构单元左手材料. 物理学报, 2007, 56(10): 5883-5889. doi: 10.7498/aps.56.5883

计量

文章访问数: 6567
PDF下载量: 272
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板