專利名稱：一種用作阻抗匹配的人工電磁材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種材料，更具體地說(shuō)，涉及一種用作阻抗匹配的人工電磁材料。
背景技術(shù)：
人工電磁材料，是一種新型人工合成材料，是由非金屬材料制成的基板和附著在基板表面上或嵌入在基板內(nèi)部的多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)構(gòu)成的。基板可以虛擬地劃分為陣列排布的多個(gè)基板單元，每個(gè)基板單元上附著有人造微結(jié)構(gòu)，從而形成一個(gè)人工電磁材料單元，整個(gè)人工電磁材料是由很多這樣的單元組成的，就像晶體是由無(wú)數(shù)的晶格按照一定的排布構(gòu)成的。人造微結(jié)構(gòu)是由導(dǎo)電材料制成的具有一定幾何圖形的平面或立體結(jié)構(gòu)，例如組成圓環(huán)形、工字形的金屬絲等。
由于人造微結(jié)構(gòu)的存在，每個(gè)人工電磁材料單元具有不同于基板本身的電磁特性，因此人工電磁材料對(duì)電場(chǎng)和磁場(chǎng)呈現(xiàn)出特殊的響應(yīng)特性；通過(guò)對(duì)人造微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不同的具體結(jié)構(gòu)和形狀，可以改變整個(gè)人工電磁材料的響應(yīng)特性。
當(dāng)電磁波入射到兩種材料的交界面時(shí)，通常會(huì)發(fā)生反射，比如當(dāng)電磁波由空氣入射到一般人工電磁材料上時(shí)通常反射比較多，很難滿足比如武器裝備、平臺(tái)隱形以及雷達(dá)罩等設(shè)備需要具有較低反射特性的場(chǎng)合。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種新型的人工電磁材料，該材料明能與空氣進(jìn)行較好的阻抗匹配。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種用作阻抗匹配的人工電磁材料，包括至少一個(gè)材料片層，每個(gè)材料片層包括基板和附著在基板表面上的人造微結(jié)構(gòu)， 所述人造微結(jié)構(gòu)包括幾何形狀不同的第一人造微結(jié)構(gòu)和第二人造微結(jié)構(gòu)，所述基板的一個(gè)面上附著有至少一個(gè)第一人造微結(jié)構(gòu)，所述基板的另一個(gè)面上附著有至少一個(gè)第二人造微結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，位于所述基板相同面上的人造微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸相同。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，位于所述基板相同面上的人造微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸不同。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述第一人造微結(jié)構(gòu)包括共交點(diǎn)的四個(gè)支路，任一所述支路的一端與所述交點(diǎn)相連，另一端為自由端，所述支路包括至少一個(gè)彎折部，任一所述支路以所述交點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心依次順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度、180度和270度后分別與其他三個(gè)支路重合。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述第一人造微結(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(shí)施方式中，所述第一人造微結(jié)構(gòu)的任一所述支路的自由端連接有一線段。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，任一所述第一人造微結(jié)構(gòu)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(shí)施方式中，所述第二人造微結(jié)構(gòu)為環(huán)形結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述環(huán)形結(jié)構(gòu)為封閉環(huán)或者具有至少一個(gè)開(kāi)口的開(kāi)口環(huán)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述環(huán)形結(jié)構(gòu)為圓形環(huán)或者方形環(huán)。
實(shí)施本發(fā)明所述的人工電磁材料，具有以下有益效果通過(guò)在基板的上下兩個(gè)表面上附著第一人造微結(jié)構(gòu)和第二人造微結(jié)構(gòu)，調(diào)整其尺寸可使等效介電常數(shù)和磁導(dǎo)率接近，從而使得人工電磁材料的阻抗與空氣接近，可以使這種人工電磁材料具有較好的阻抗匹配特性，可以滿足特定場(chǎng)合的應(yīng)用需求。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中
圖1是實(shí)施例中基板的一個(gè)面上附著有第一人造微結(jié)構(gòu)的示意圖2是實(shí)施例中基板的另一個(gè)面上附著有第二人造微結(jié)構(gòu)的示意圖3是實(shí)施例中基板的另一個(gè)面上附著大小不同的第二人造微結(jié)構(gòu)的示意圖4至圖6是實(shí)施例中基板的另一個(gè)面上附著有其他結(jié)構(gòu)的第二人造微結(jié)構(gòu)的示意圖7至圖11是第一人造微結(jié)構(gòu)的可能結(jié)構(gòu)；
圖12是實(shí)施例中一種人工電磁材料反射特性Sll曲線圖13是圖12中的人工電磁材料對(duì)應(yīng)的阻抗特性曲線圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)施例提供一種新型的人工電磁材料，包括至少一個(gè)材料片層，當(dāng)具有多個(gè)材料片層時(shí)，這些材料片層沿垂直于其表面的方向堆疊到一起，每?jī)蓧K材料片層之間通過(guò)一定的封裝工藝?yán)绾附?、鉚接、粘接等方式成為一個(gè)整體或者通過(guò)填充可連接二者的物質(zhì)例如液態(tài)基板原料，其在固化后將已有的兩材料片層粘合，從而使多塊材料片層構(gòu)成一個(gè)整體。
每個(gè)材料片層包括基板和附著在基板上下兩表面上的人造微結(jié)構(gòu)，將基板的上下兩表面分別虛擬地劃分成多個(gè)相互緊挨著的基板單元，每個(gè)基板單元上附著一個(gè)人造微結(jié)構(gòu)。人造微結(jié)構(gòu)可以通過(guò)蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻等方式附著于基材上。第一人造微結(jié)構(gòu)和第二人造微結(jié)構(gòu)的由導(dǎo)電材料制成，這里使用銅線，當(dāng)然也可以采用銀線、 ΙΤ0、石墨或者碳納米管等導(dǎo)電材料；銅線的橫截面可以為圓柱狀、扁平狀或者其他形狀?；宀捎肍R-4，當(dāng)然也可以采用其他材料制成，比如陶瓷、聚四氟乙烯、鐵電材料、鐵氧材料或者鐵磁材料等材料制成。在本實(shí)施例中基板的上表面附著有第一人造微結(jié)構(gòu)時(shí)如圖1所示，每個(gè)第一人造微結(jié)構(gòu)包括共交點(diǎn)的四個(gè)支路，任一支路的一端與所述交點(diǎn)相連，另一端為自由端，各支路包括多個(gè)彎折部，彎折部為直角，任一支路以所述交點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心依次順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度、180度和270度后分別與其他三個(gè)支路重合，而且在每個(gè)支路的自由端連接有一線段，自由端與線段的中點(diǎn)相連，該人造微結(jié)構(gòu)還可以由多種變形，如圖7至圖11所示，彎折部可以為圓角或者尖角，自由端可以連接線段也可以不連接線段，需要說(shuō)明的是 為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，圖7至圖11中的結(jié)構(gòu)都用細(xì)線來(lái)畫(huà)出，實(shí)際上，上述結(jié)構(gòu)都具有一定的寬度。附著在基板下表面的第二人造微結(jié)構(gòu)其排布如圖2所示，第二人造微結(jié)構(gòu)為大小相同封閉的圓環(huán)形；當(dāng)然人造微結(jié)構(gòu)的大小也可以不同，如圖3中所示；此外第二人造微結(jié)構(gòu)也可以為圖4中所示，包括兩個(gè)內(nèi)外相互嵌套的帶有開(kāi)口的開(kāi)口圓環(huán)形結(jié)構(gòu)；第二人造微結(jié)構(gòu)還可以為圖5和圖6中所示的開(kāi)口或者封閉的矩形環(huán)結(jié)構(gòu)。當(dāng)?shù)谝蝗嗽煳⒔Y(jié)構(gòu)如圖1所示，第二人造微結(jié)構(gòu)如圖4所示時(shí)，通過(guò)仿真得到其對(duì)應(yīng)的Sll反射特性圖和阻抗特性圖如圖12和圖13所示；由圖12可知具有上述結(jié)構(gòu)的人工電磁材料其反射值較小，在較寬的頻段內(nèi)反射值都低于-1OdB ;由圖13可知具有上述結(jié)構(gòu)的人工電磁材料其阻抗在較寬的頻段內(nèi)都比較平穩(wěn)，且其阻抗值與空氣阻抗比較接近。具有上述結(jié)構(gòu)的人工電磁材料能夠與空氣進(jìn)行較好的阻抗匹配，適于應(yīng)用在需要具有較低反射特性的場(chǎng)合，比如武器裝備和雷達(dá)罩等設(shè)備上。
上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)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(shí)施方式
，上述的具體實(shí)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，還可以對(duì)第一人造微結(jié)構(gòu)和第二人造微結(jié)構(gòu)的形狀做出一些變形，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用作阻抗匹配的人工電磁材料，包括至少一個(gè)材料片層，每個(gè)材料片層包括基板和附著在基板表面上的人造微結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)包括幾何形狀不同的第一人造微結(jié)構(gòu)和第二人造微結(jié)構(gòu)，所述基板的一個(gè)面上附著有至少一個(gè)第一人造微結(jié)構(gòu)，所述基板的另一個(gè)面上附著有至少一個(gè)第二人造微結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工電磁材料，其特征在于，位于所述基板相同面上的人造微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工電磁材料，其特征在于，位于所述基板相同面上的人造微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的人工電磁材料，其特征在于，所述第一人造微結(jié)構(gòu)包括共交點(diǎn)的四個(gè)支路，任一所述支路的一端與所述交點(diǎn)相連，另一端為自由端，所述支路包括至少一個(gè)彎折部，任一所述支路以所述交點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心依次順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度、180度和 270度后分別與其他三個(gè)支路重合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的人工電磁材料，其特征在于，所述第一人造微結(jié)構(gòu)的彎折部為直角、圓角或者尖角。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的人工電磁材料,其特征在于，所述第一人造微結(jié)構(gòu)的任一所述支路的自由端連接有一線段。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的人工電磁材料,其特征在于,任一所述第一人造微結(jié)構(gòu)支路的自由端與所述線段的中點(diǎn)相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的人工電磁材料，其特征在于，所述第二人造微結(jié)構(gòu)為一個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)或者至少兩個(gè)嵌套的環(huán)形結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的人工電磁材料，其特征在于，所述環(huán)形結(jié)構(gòu)為封閉環(huán)或者具有至少一個(gè)開(kāi)口的開(kāi)口環(huán)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的人工電磁材料，其特征在于，所述環(huán)形結(jié)構(gòu)為圓形環(huán)或者矩形環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用作阻抗匹配的人工電磁材料，包括至少一個(gè)材料片層，每個(gè)材料片層包括基板和附著在基板表面上的人造微結(jié)構(gòu)，所述人造微結(jié)構(gòu)包括幾何形狀不同的第一人造微結(jié)構(gòu)和第二人造微結(jié)構(gòu)，所述基板的一個(gè)面上附著有至少一個(gè)第一人造微結(jié)構(gòu)，所述基板的另一個(gè)面上附著有至少一個(gè)第二人造微結(jié)構(gòu)。這種人工電磁材料能夠與空氣進(jìn)行較好的阻抗匹配，可以滿足特定場(chǎng)合的應(yīng)用需求。
文檔編號(hào)H01Q15/00GK103036049SQ20111029580
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者劉若鵬, 欒琳, 寇超鋒, 張銀 申請(qǐng)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