針對三種方形螺旋結構電磁超材料單元的設計方法

權利要求書(shū)： 1.針對三種方形螺旋結構電磁超材料單元的設計方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1：確定輸入工作頻率ft，金屬螺旋線(xiàn)厚度t，基板厚度h，頻率容許差值df、內徑所占外徑的比值q，所選擇的螺旋結構方式s的值以及金屬寬度w、螺旋間隙g以及亞波長(cháng)深度i的變化范圍和變化幅值； 步驟2：設定金屬寬度、間隙寬度的初值均為范圍最小值，亞波長(cháng)深度初值為范圍最大值； 步驟3：選定所選結構的計算方法，計算電感L、電容C以及頻率f，在金屬與間隙的寬度組合中計算篩選出內徑值以及頻率差值符合設定要求的最大亞波長(cháng)規模范圍的電磁超材料結構參數，并輸出； 步驟4：根據設計要求對輸出的電磁超材料結構參數進(jìn)行選擇，并對所選出的電磁超材料結構參數進(jìn)行建模和有限元仿真，獲得諧振頻率； 步驟5：根據仿真獲得的諧振頻率調節方形螺旋結構線(xiàn)圈的長(cháng)度，獲得所需工作頻率的最后結構參數； 步驟3中的電感L、電容C計算公式為： 式中L1為雙層方形螺旋結構電感，C1為層間電容，C2位間隙電容，其中其中D為外徑與基 板寬度，d為內徑，w為金屬線(xiàn)寬度，g為間隙寬度，n為圈數，h為基底厚度，t為金屬層厚度，μ0為真空中的磁導率，ε基板為基板相對介電常數，εair為空氣相對介電常數，ε0為真空中的介電常數，l為間隙長(cháng)度，其中l＝4×[(D?wn)(n?1)?gn(n+1)]； 當所選結構為單層方形螺旋結構時(shí)， 當所選結構為雙層非通孔方形螺旋結構時(shí)， 當所選結構為雙層內通孔方形螺旋結構時(shí)， 步驟3中在金屬與間隙的寬度組合中計算篩選出內徑值以及頻率差值符合設定要求的最大亞波長(cháng)規模范圍的電磁超材料結構參數，具體包括以下步驟：步驟3?1：根據設定與輸入的值判斷間隙g是否小于等于最大值，是則繼續，否則結束流程； 步驟3?2：判斷金屬寬度w是否小于等于最大值，是則繼續，否則令w為最小值并令間隙g＝g++，返回步驟3?1； 步驟3?3：求波長(cháng)λ與外徑D，其中D＝λ/i，并令匝數n＝1； 步驟3?4：求取頻率f與內徑d； 步驟3?5：判斷內徑d是否大于等于所設的外徑比值，是則繼續，否則令亞波長(cháng)深度i＝i??，并返回步驟3?3； 步驟3?6：判斷設定的工作頻率ft與求得的頻率f之間差值的絕對值是否小于設定的頻率容差df，是則繼續，否則令匝數+1并賦值給