專利名稱：一種諧振腔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種諧振腔。
背景技術(shù)：
諧振腔是在微波頻率下工作的諧振元件，它包括一個任意形狀的由導(dǎo)電壁(或?qū)Т疟?包圍的腔體，并能在其中形成電磁振蕩的介質(zhì)區(qū)域，它具有儲存電磁能及選擇一定頻率信號的特性。表征其性能的S參數(shù)中，Sll為輸入反射參數(shù)即輸入回波損耗，該值越小越好；S21為正向傳輸參數(shù)，也就是增益，該值越接近OdB越好。微波諧振腔的諧振頻率取決于該腔的容積，一般來說，諧振腔容積越大諧振頻率越低，諧振腔容積減小諧振頻率越高，因此如何實現(xiàn)在不增大諧振腔尺寸的情況下降低諧振腔的諧振頻率對于諧振腔的小型化具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種在不增大諧振腔尺寸的情況下可以降低諧振頻率的諧振腔且該諧振腔具有較好的性能。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種諧振腔，包括腔體和設(shè)置在所述腔體內(nèi)的諧振子，所述諧振子包括至少一塊長方體形超材料，所述每塊超材料包括至少一個材料片層，每個材料片層包括基板和附著在所述基板上的人造微結(jié)構(gòu)，所述各塊超材料中相鄰兩塊水平方向依次旋轉(zhuǎn)90度后垂直疊放在一起。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述人造微結(jié)構(gòu)包括四個支路，任一所述支路以一點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心依次順時針旋轉(zhuǎn)90度、180度和270度后分別與其他三個支路重合。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述四個支路共交點(diǎn)，所述四個支路以該交點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心依次順時針旋轉(zhuǎn)90度、180度和270度后分別與其他三個支路重合。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述腔體內(nèi)設(shè)置有支座，所述諧振子固定在所述支座上，該支座由微波透波材料制成。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述人造微結(jié)構(gòu)的任一所述支路的一端為所述四個支路的交點(diǎn)、另一端為自由端連接有一線段。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述人造微結(jié)構(gòu)的任一所述支路的自由端與所述線段的中點(diǎn)相連。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述支路包括至少一個彎折部。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述人造微結(jié)構(gòu)的彎折部為直角、圓角或者尖角。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述基板為陶瓷材料。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述基板為聚四氟乙烯、鐵電材料、鐵氧材料、鐵磁材料、SiO2或者FR-4制成。實施本發(fā)明的技術(shù)方案，具有以下有益效果根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，通過在諧振腔內(nèi)改變相鄰超材料的擺放位置可以降低諧振腔的諧振頻率提高諧振腔的性能，有利于實現(xiàn)諧振腔的小型化。


下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中圖I是實施例一中諧振腔的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I中超材料2中的一個材料片層上的人造微結(jié)構(gòu)的排布示意圖；圖3是圖I中3塊超材料的俯視圖；圖4是圖I中的諧振腔的Sll參數(shù)的特性曲線圖；圖5是圖I中的諧振腔的S21參數(shù)的特性曲線圖；圖6是圖I諧振腔中的3塊超材料水平方向不旋轉(zhuǎn)時的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7是圖6中的諧振腔的Sll參數(shù)的特性曲線圖；圖8是圖6中的諧振腔的S21參數(shù)的特性曲線圖；圖9是實施例二中諧振腔的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10至圖17是人造微結(jié)構(gòu)的可能結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式實施例一本實施例提供一種諧振腔，如圖I所示，包括腔體I、設(shè)置在腔體I內(nèi)的三塊長方體形超材料2、3和4，超材料2包括8個材料片層，超材料3包括2個材料片層，超材料4包括2個材料片層，每個材料片層包括基板和附著在基板上的人造微結(jié)構(gòu)，基板選用陶瓷材料，陶瓷材料的厚度選用I毫米，當(dāng)然也可以選擇高分子材料、聚四氟乙烯、鐵電材料、鐵氧材料、鐵磁材料、SiO2或者FR-4等材料制成。人造微結(jié)構(gòu)是由金屬絲構(gòu)成的具有一定幾何形狀的結(jié)構(gòu)，這里金屬絲使用銅線，選擇銅線的橫截面為長方形，橫截面的尺寸為O. I毫米X0. 018毫米，其中銅線的線寬為O. I毫米，銅線的厚度為O. 018毫米，當(dāng)然金屬線也可以使用銀線等其他金屬線，金屬線的橫截面也可以為圓柱狀、扁平狀或者其他形狀，其尺寸也可以為其他的尺寸。在本實施例中人造微結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)為相互正交的兩個工字形，交點(diǎn)位于兩個工字形的中點(diǎn)。圖I所示的腔體I為30毫米X 30毫米X 30毫米的立方體，超材料2的尺寸為12毫米X 18毫米X 8. 144毫米，超材料3的尺寸為12毫米X 18毫米X 2. 036毫米，超材料4的尺寸為12毫米X 18毫米X 2. 036毫米，相鄰超材料水平方向依次旋轉(zhuǎn)90度后垂直疊放在一起，相鄰材料片層和不同超材料之間通過機(jī)械連接或者在相鄰基板之間填充可連接兩者的物質(zhì)例如液態(tài)基板原料，其在固化后將相鄰的兩基板粘合，從而使多個材料片層和不同的超材料構(gòu)成一個整體；如圖2所示，每塊基板虛擬地劃分為24個單元，每個單元為3毫米X3毫米，每個單元上附著I個人造微結(jié)構(gòu)；圖I中的3塊超材料的俯視圖如圖3所示，相鄰超材料水平方向依次旋轉(zhuǎn)90度，人造微結(jié)構(gòu)包括四個共交點(diǎn)的T形支路，每個支路以交點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心依次順時針旋轉(zhuǎn)90度、180度和270度后分別與其他三個支路重合。通過實驗檢測可知當(dāng)腔體I內(nèi)不放置超材料時，對應(yīng)的空腔的諧振頻率為
10.63GHz ;當(dāng)腔體I內(nèi)放置如圖I所示的超材料后該諧振腔的諧振頻率為2. 94GHz ;如圖4和圖5所示，在諧振點(diǎn)處該諧振腔對應(yīng)的參數(shù)Sll為-38. 079dB, S21為-O. 5929dB。如圖6所示，當(dāng)腔體I內(nèi)的三塊超材料2、3和4水平方向不旋轉(zhuǎn)時，對應(yīng)的諧振腔的諧振頻率為3. 029GHz，如圖7和圖8所示，在諧振點(diǎn)處該諧振腔對應(yīng)的參數(shù)Sll為-17. 986dB, S21為-I. 05dB。Sll為輸入反射參數(shù)即輸入回波損耗，該值越小越好；S21為正向傳輸參數(shù)，該值越接近OdB越好。由實驗結(jié)果可知通過在諧振腔內(nèi)改變相鄰超材料的相對擺放位置可以降低諧振腔的諧振頻率提高諧振腔的性能，有利于實現(xiàn)諧振腔的小型化。實施例二本實施例如圖9所示，與實施例一的區(qū)別是在腔體I內(nèi)設(shè)置有支座5，位于超材料2的下面，用于支撐位于其上面的三塊超材料，支座5采用泡沫制成的圓柱體結(jié)構(gòu)，支座5也可以為其他結(jié)構(gòu)，只要可以支撐超材料2即可，支座也可以由其他的微波透波材料制成，微波透波材料是指對波長在I 1000mm、頻率在O. 3 300GHz范圍的電磁波的透過率大于70%的材料，可以為無機(jī)材料、高分子材料、無機(jī)/高分子復(fù)合材料或者金剛石材料等。上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多變形，比如人造微結(jié)構(gòu)的形狀還可以為圖10和圖11所示，所述人造微結(jié)構(gòu)包括共交點(diǎn)的四條支路，每條支路包括T形和與T形的中間連接線相交且被T形的中間連接線平分的至少一根線段，所述線段的長度可以相同也可以不同。人造微結(jié)構(gòu)還可以為圖12至圖17所示，每個人造微結(jié)構(gòu)包括共交點(diǎn)的四個支路，每條支路以交點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心依次順時針旋轉(zhuǎn)90度、180度和270度后分別與其他三個支路重合，每個支路包括至少一個彎折部，每個彎折部可以為直角、圓角或者尖角，每個支路的一端為四個支路的交點(diǎn)、另一端為自由端，自由端可以懸空也可以連接一線段與線段的中點(diǎn)相連。人造微結(jié)構(gòu)的四個支路也可以不共交點(diǎn)，在平面內(nèi)相對于空間中的某點(diǎn)依次順時針旋轉(zhuǎn)90度、180度和270度后分別與其他三個支路重合。為了簡化起見，圖10至圖17中的結(jié)構(gòu)都用細(xì)線來畫出，實際上，上述結(jié)構(gòu)都具有一定的寬度。這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種諧振腔，包括腔體和設(shè)置在所述腔體內(nèi)的諧振子，其特征在于，所述諧振子包括至少一塊長方體形超材料，所述每塊超材料包括至少一個材料片層，每個材料片層包括基板和附著在所述基板上的人造微結(jié)構(gòu)，所述各塊超材料中相鄰兩塊水平方向依次旋轉(zhuǎn)90度后垂直疊放在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的諧振腔，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)包括四個支路，任一所述支路以一點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心依次順時針旋轉(zhuǎn)90度、180度和270度后分別與其他三個支路重八口 ο
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的諧振腔，其特征在于，所述四個支路共交點(diǎn)，所述四個支路以該交點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心依次順時針旋轉(zhuǎn)90度、180度和270度后分別與其他三個支路重合。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的諧振腔，其特征在于，所述腔體內(nèi)設(shè)置有支座，所述諧振子固定在所述支座上，該支座由微波透波材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的諧振腔，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)的任一所述支路的一端為所述四個支路的交點(diǎn)、另一端為自由端連接有一線段。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的諧振腔，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)的任一所述支路的自由端與所述線段的中點(diǎn)相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6任一所述的諧振腔，其特征在于，所述支路包括至少一個彎折部。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的諧振腔，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)的彎折部為直角、圓角或者尖角。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至6任一所述的諧振腔，其特征在于，所述基板為陶瓷材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至6任一所述的諧振腔，其特征在于，所述基板為聚四氟乙烯、鐵電材料、鐵氧材料、鐵磁材料、SiO2或者FR-4制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種諧振腔，包括腔體和設(shè)置在所述腔體內(nèi)的諧振子，所述諧振子包括至少一塊長方體形超材料，每塊所述超材料包括至少一個材料片層，每個材料片層包括基板和附著在所述基板上的人造微結(jié)構(gòu)，所述各塊超材料中相鄰兩塊水平方向依次旋轉(zhuǎn)90度后垂直疊放在一起。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，通過在諧振腔內(nèi)改變相鄰超材料的擺放位置可以降低諧振腔的諧振頻率提高諧振腔的性能，有利于實現(xiàn)諧振腔的小型化。
文檔編號H01P7/06GK102903995SQ20111021642
公開日2013年1月30日 申請日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者劉若鵬, 欒琳, 劉京京, 劉豫青, 李平軍, 任春陽 申請人:深圳光啟高等理工研究院, 深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司