一种基于平均法的跨频段超材料等效磁导率的提取方法

专利主权项内容

1.一种基于平均法的跨频段超材料等效磁导率的提取方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、确定跨频超材料基元的等效电路模型；多组呈矩形阵列布置的跨频超材料基元组成跨频超材料板，利用跨频超材料基元实现MHz频段、kHz频段两个不同的谐振频率，跨频超材料基元包括上下两层金属螺旋结构，上层金属螺旋结构等效为由等效电容C、金属螺旋电感L以及电阻R组成的RLC谐振电路，下层金属螺旋结构等效为由等效电容C、金属螺旋电感L以及电阻R组成的RLC谐振电路；上下两层金属螺旋结构之间存在相互耦合；111222S2、假设有均匀外加激励磁场垂直穿过的跨频超材料板，该外加磁场在所有跨频超材料基元上均产生感应电流，基于连续媒质法得到跨频超材料基元的复频域电压平衡方程组，如下式所示：其中I、I分别为跨频超材料基元上层金属螺旋结构等效电路和下层金属螺旋结构等效电路流过的感应电流，R、R分别为跨频超材料基元上层金属螺旋结构和下层金属螺旋结构的等效电阻，C、C分别为跨频超材料基元上层金属螺旋结构和下层金属螺旋结构的等效电容，L、L分别为跨频超材料基元上层金属螺旋结构和下层金属螺旋结构的自感，M、M为跨频超材料基元上下层金属螺旋结构之间的互感，并且M＝M；m、m分别为跨频超材料基元的上层金属螺旋结构和下层金属螺旋结构中螺旋的圈数，ω为工作角频率，S为第k圈螺旋围成的平面；e和e分别为外加激励在该跨频超材料基元的上层金属螺旋结构和下层金属螺旋结构中产生的总电动势，e和e分别为周围其他n个跨频超材料基元的下层金属螺旋结构和上层金属螺旋结构的感应磁场在该跨频超材料基元的上层金属螺旋结构产生的总电动势，e和e分别为周围其他n个跨频超材料基元的下层金属螺旋结构和上层金属螺旋结构的感应磁场在该跨频超材料基元的下层金属螺旋结构产生的总电动势，为穿过第k圈螺旋时外加激励的磁感应强度，/>为周围其他n个跨频超材料基元的下层金属螺旋结构的感应电流产生的穿过第k圈螺旋的磁感应强度的矢量和，/>为周围其他n个跨频超材料基元的上层金属螺旋结构的感应电流产生的穿过第k圈螺旋的磁感应强度的矢量和；121212121221122112khl’h1’h2<l1<l2S3、由于超材料板结构的对称性，认为跨频超材料板的每一块跨频超材料基元上层金属螺旋结构流过的感应电流相等，同样每一块跨频超材料基元下层金属螺旋结构流过的感应电流相等；则定义等效电感L、L及等效互感M、M，如下式所示：eff1eff2<<S4、将上述定义的等效电感L、L及等效互感M、M带入到跨频超材料基元的复频域电压方程，则得到跨频超材料基元上下两层金属螺旋结构上流过的感应电流：eff1eff212S5、将跨频超材料基元上下层金属螺旋结构的每一圈螺旋都视作一个磁偶极子，若超材料板放置在空气中则我们近似得到进一步得到跨频超材料基元的等效磁化强度，如下式所示：其中为入射总电磁强度，V为跨频超材料基元的体积；unitS6、若激励磁场均匀垂直穿过跨频超材料基元，则通过以上得到跨频超材料基元的等效磁导率的表达式：