專利名稱：一種諧振腔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電磁通信，更具體地說，涉及ー種諧振腔。
背景技術(shù)：
在微波器件中，腔體濾波器是很重要的ー種器件。腔體濾波器是由幾個(gè)微波諧振腔組成的，每個(gè)諧振腔具有ー個(gè)任意形狀的由導(dǎo)電壁(或?qū)Т疟?包圍的腔體。通常，ー個(gè)諧振腔具有固定的諧振頻率，通過將具有不同諧振頻率的多個(gè)諧振腔連在一起組成ー個(gè)濾 波器，使其具有一定寬度的帶寬。這樣就使得濾波器要實(shí)現(xiàn)一定帶寬的帶通或帶阻，就需要具備多個(gè)諧振腔，造成體積大的缺陷。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在干，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述多個(gè)諧振腔才能實(shí)現(xiàn)濾波器功能的缺陷，提供一種單個(gè)諧振腔就能實(shí)現(xiàn)濾波器功能的諧振腔。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造ー種諧振腔，包括腔體、裝在所述腔體內(nèi)部將所述腔體分隔成兩個(gè)封閉腔室的金屬板、分別裝在所述腔體的兩側(cè)壁上從而分別伸入所述兩個(gè)腔室內(nèi)的輸入端和輸出端，所述輸入端和輸出端相向設(shè)置，所述兩個(gè)腔室內(nèi)各放置有超材料板，所述超材料板包括非金屬制成的基板和附著在基板上的至少ー個(gè)人造微結(jié)構(gòu)，每個(gè)人造微結(jié)構(gòu)為導(dǎo)電材料的絲線組成的具有幾何圖形的平面或立體結(jié)構(gòu)。在本實(shí)用新型所述的諧振腔中，所述超材料板包括至少ー個(gè)超材料片層，每個(gè)超材料片層包括基板和周期性排布在所述基板上的人造微結(jié)構(gòu)。在本實(shí)用新型所述的諧振腔中，所述人造微結(jié)構(gòu)在所述基板上成矩形陣列排布。在本實(shí)用新型所述的諧振腔中，所述超材料板包括多個(gè)超材料片層，相鄰兩超材料片層之間通過機(jī)械或粘接方式連接在一起或者通過在兩超材料片層之間澆入液態(tài)基板材料后凝固而將~■者融合到一起。在本實(shí)用新型所述的諧振腔中，所述金屬板上穿插有ー根金屬的連接桿，所述連接桿的軸線與所述輸入端、輸出端的中心軸線共線，且其兩端分別伸入兩個(gè)腔室內(nèi)。在本實(shí)用新型所述的諧振腔中，每個(gè)超材料塊分別夾在輸入端或輸出端與對(duì)應(yīng)的連接桿端部之間從而被架空。在本實(shí)用新型所述的諧振腔中，每個(gè)超材料板的底部墊有透波材料的支座被支撐起來。在本實(shí)用新型所述的諧振腔中，所述人造微結(jié)構(gòu)為絲線組成的エ字形或十字形的衍生形。在本實(shí)用新型所述的諧振腔中，所述十字形的衍生形具有四個(gè)相同的支路，任一支路以一點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心依次旋轉(zhuǎn)90度、180度、270度后分別與其他三個(gè)支路重合。在本實(shí)用新型所述的諧振腔中，每個(gè)支路一端與其他三個(gè)支路共端點(diǎn)連接，另ー端為自由端，兩端之間設(shè)置有至少ー個(gè)彎折部。在本實(shí)用新型所述的諧振腔中，所述人造微結(jié)構(gòu)為絲線繞成螺旋形的結(jié)構(gòu)。實(shí)施本實(shí)用新型的諧振腔，具有以下有益效果采用本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)，能夠利用單個(gè)的諧振腔，即可實(shí)現(xiàn)小型帶通濾波器的功能。

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)ー步說明，附圖中圖I是本實(shí)用新型的諧振腔沒有設(shè)置超材料板之前的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I所示諧振腔增設(shè)超材料板后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2所示諧振腔中超材料板的其中ー個(gè)超材料片層的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖I所示諧振腔的仿真示意圖；圖5是圖2所示諧振腔的方針示意圖；圖6是人造微結(jié)構(gòu)為エ字形的衍生形時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是人造微結(jié)構(gòu)為十字形的衍生形時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是人造微結(jié)構(gòu)為另ー種十字形的衍生形時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9至圖11是人造微結(jié)構(gòu)為螺旋形的三種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型涉及ー種諧振腔，如圖I所示，包括腔體100、金屬板700、輸入端510和輸出端500。其中，金屬板700裝在腔體100內(nèi)部，將腔體100的內(nèi)部空間分隔成兩個(gè)封閉的腔室300。金屬板700優(yōu)選銅板。金屬板700的橫截面與腔體100的橫截面相同，使得兩個(gè)腔室300完全隔絕開，例如腔體100的尺寸為20mmX20mmX20mm，金屬板700的尺寸為20mmX20mmX4mm。輸入端510和輸出端500分別裝在腔體100的兩側(cè)側(cè)壁上，且分別伸入兩個(gè)腔室300內(nèi)部。輸入端510和輸出端500相向設(shè)置,共一條中心軸線。金屬板700中間穿過有一連接桿400，連接桿400與金屬板700之間通過絕緣套筒等隔絕開，使得連接桿400與金屬板700之間絕緣。連接桿400的軸線與輸入端510、輸出端500的中心軸線共線。如圖I所示，連接桿400的兩端分別伸入兩個(gè)腔室300內(nèi)。連接桿400為銅桿，同時(shí)輸入端510和輸出端500伸入腔室300內(nèi)的部分也優(yōu)選采用銅桿。當(dāng)然，連接桿400和輸入端510、輸出端500端部也可采用其他金屬材料制成。本實(shí)用新型的創(chuàng)新點(diǎn)在于，在兩個(gè)腔室300內(nèi)分別設(shè)置有ー個(gè)超材料板600，每個(gè)超材料板600分別夾在輸入端510或輸出端500與對(duì)應(yīng)的連接桿400端部之間從而被架空?；蛘?，為了加強(qiáng)牢固性，也可以在每個(gè)超材料板600底部墊有透波材料例如泡沫制成的支座來起支撐作用。超材料(metamaterial),又稱人工電磁材料,是ー種對(duì)電磁波有特殊響應(yīng)的材料，是由介質(zhì)基板和周期性排布在介質(zhì)基板表面上的人造微結(jié)構(gòu)形成的，人造微結(jié)構(gòu)通常為金屬等導(dǎo)電材料制成。通過對(duì)人造微結(jié)構(gòu)的幾何圖形、尺寸和排布進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以使超材料整體體現(xiàn)出特殊的、甚至自然界中很難達(dá)到的特性，例如較高的介電常數(shù)、負(fù)磁導(dǎo)率、負(fù)折射率等特性。本實(shí)用新型的超材料板即采用了這種技木，以使本實(shí)用新型的諧振腔具有諧振帶寬的效果。[0030]如圖2所示，超材料板包括至少ー個(gè)超材料片層，圖中顯示每個(gè)超材料板包括7個(gè)超材料片層。每個(gè)超材料片層如圖3所示，包括基板3和附著在基板3上的多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)2。其中，基板3通常由非金屬材料制成，例如FR-4、聚四氟こ烯、環(huán)氧樹脂、陶瓷等。人造微結(jié)構(gòu)2為導(dǎo)電材料的絲線組成的具有幾何圖形的平面或立體結(jié)構(gòu)，這里的導(dǎo)電材料通常為金屬例如銅、銀等，也可以是其他非金屬的導(dǎo)電材料例如ΙΤ0、導(dǎo)電塑料等。當(dāng)超材料片層有多個(gè)時(shí)，相鄰兩超材料片層之間通過機(jī)械或粘接方式連接在一起或者通過在兩超材料片層之間澆入液態(tài)基板材料后凝固而將二者融合到一起。人造微結(jié)構(gòu)2在基板3表面上通常為周期性排布例如矩形陣列排布，每個(gè)人造微結(jié)構(gòu)2均相同；也可以多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)2其形狀、大小互不相同，例如可以按照一定的遞增或遞減規(guī)律逐漸減小其尺寸或者旋轉(zhuǎn)其方位，這些特征都是可以根據(jù)不同的實(shí)際需求例如折射率分布的需求、磁導(dǎo)率分布需求等進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的設(shè)計(jì)的。本實(shí)用新型中兩個(gè)超材料板均相同，各自包括數(shù)量相同的超材料片層，每個(gè)超材料片層上具有多個(gè)相同的人造微結(jié)構(gòu)且成矩形陣列排布。本實(shí)用新型中，優(yōu)選能夠?qū)崿F(xiàn)高介電常數(shù)的人造微結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)有很多種，下面將詳細(xì)說明。人造微結(jié)構(gòu)2可以為エ字形，其包括成直線的第一金屬線和連接在第一金屬線兩端且被第一金屬線垂直平分的兩根第二金屬線；這樣的エ字形人造微結(jié)構(gòu)2還可以進(jìn)ー步衍生，得到エ字形的衍生形，如圖6所示，其除了第一金屬線201、第二金屬線202外，還包括分別連接在每根第二金屬線202兩端且被第二金屬線202垂直平分的第三金屬線203、分別連接在每根第三金屬線203兩端且被第三金屬線203垂直平分的第四金屬線204，依此類推，繼續(xù)衍生。同樣，本實(shí)用新型的人造微結(jié)構(gòu)2還可以是十字形的衍生形，其包括兩根垂直且互相平分構(gòu)成十字形的第一金屬線201，還包括分別連接在每根第一金屬線201兩端且被第一金屬線201垂直平分的第二金屬線202，構(gòu)成的衍生形如圖3所示；進(jìn)ー步地，如圖7所示，當(dāng)人造微結(jié)構(gòu)除第一、第二金屬線外，還可包括分別連接在每根第二金屬線202兩端且被第二金屬線202垂直平分的第三金屬線203，以及分別連接在每根第三金屬線203兩端且被每根第三金屬線203垂直平分的第四金屬線204。還可以依此類推，得到其他衍生結(jié)構(gòu)。在其他十字形的衍生形的實(shí)施例中，如圖8所示，人造微結(jié)構(gòu)2包括四個(gè)相同的支路210，任ー支路210以一點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心依次旋轉(zhuǎn)90度、180度、270度后依次分別于其他三個(gè)支路210重合。本示例中，每個(gè)支路210 —端與其他三個(gè)支路210共端點(diǎn)連接，另一端為自由端，兩端之間設(shè)置有至少ー個(gè)彎折部。這里的彎折部可以為直角彎折，也可以是尖角彎折或圓角彎折。自由端的外部還可連接有直線段或者其他曲線。這樣的人造微結(jié)構(gòu)2為各向同性結(jié)構(gòu)，其在所在的平面的各個(gè)方向上對(duì)電磁波的響應(yīng)特征均相同，上述如圖3、圖7的十字形的衍生形人造微結(jié)構(gòu)也具有這樣的特性。諧振腔中，優(yōu)先選用具有各向同性人造微結(jié)構(gòu)的超材料板。 當(dāng)人造微結(jié)構(gòu)2為螺旋形時(shí)，也能達(dá)到高介電常數(shù)的特性，其結(jié)構(gòu)如圖9、圖10和圖11所示。圖9是ー根絲線的兩端分別順時(shí)針、逆時(shí)針螺旋，圖10是ー根絲線對(duì)折后同步螺旋，圖11是四根相同的螺旋線共一外端點(diǎn)而連成的結(jié)構(gòu)。這樣的螺旋結(jié)構(gòu)都能使第一超材料塊具有較高的介電常數(shù)，從而起到降低頻點(diǎn)的作用。為了驗(yàn)證本實(shí)用新型的優(yōu)越性，對(duì)圖I所示的空腔和圖2所示的在圖I所示空腔中加入超材料板后的諧振腔進(jìn)行仿真。其中，諧振腔的內(nèi)部尺寸為腔體的尺寸為20mmX20mmX20mm,金屬板的尺寸為20mmX20mmX4mm,金屬板為銅板；輸入端、輸出端為銅桿，直徑1mm，分別向各自的腔室內(nèi)伸入2. 6mm ;連接桿為銅桿，直徑I. 1mm，其兩端也分別向兩腔室內(nèi)伸入2. 6mm。對(duì)這樣的空腔進(jìn)行S參數(shù)仿真，其結(jié)果如圖4所示。由圖4可知，這樣的諧振腔并沒有產(chǎn)生諧振。在圖I所示的空腔中放入超材料板，如圖2所示，每個(gè)超材料板有7個(gè)超材料片層，姆個(gè)超材料片層的基板為FR-4,厚O. 4mm,人造微結(jié)構(gòu)在基板上以I. 4mm的行偏移、
I.4mm的列偏移成矩形陣列排布,姆個(gè)人造微結(jié)構(gòu)的尺寸為I. 2mmX I. 2mm,線寬為O. Imm,幾何形狀如圖3所示。對(duì)加入超材料板后的諧振腔進(jìn)行仿真，其結(jié)果如圖5所示。由圖5可知，這種結(jié)構(gòu)的諧振腔近似于ー個(gè)小型帶通濾波器，頻寬大約為400 450MHz，諧振頻率(FfF11)=6. I 6. 6GHz，而且 Sll = _30dB, S21 = -O. 00544358dB。由上述可知，采用本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)，能夠利用單個(gè)的諧振腔，即可實(shí)現(xiàn)小型帶通濾波器的功能，這是由于輸入端、輸出端作為激勵(lì)端ロ，使得超材料板的各個(gè)人造微結(jié)構(gòu)發(fā)生諧振，實(shí)現(xiàn)交叉耦合，并且諧振頻率同歩，達(dá)到儲(chǔ)能降頻的效果。上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本實(shí)用新型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)人員在本實(shí)用新型的啟示下，在不脫離本實(shí)用新型宗g和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種諧振腔，包括腔體、裝在所述腔體內(nèi)部將所述腔體分隔成兩個(gè)封閉腔室的金屬板、分別裝在所述腔體的兩側(cè)壁上從而分別伸入所述兩個(gè)腔室內(nèi)的輸入端和輸出端，所述輸入端和輸出端相向設(shè)置，其特征在于，所述兩個(gè)腔室內(nèi)各放置有超材料板，所述超材料板包括非金屬制成的基板和附著在基板上的至少ー個(gè)人造微結(jié)構(gòu)，每個(gè)人造微結(jié)構(gòu)為導(dǎo)電材料的絲線組成的具有幾何圖形的平面或立體結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的諧振腔，其特征在于，所述超材料板包括至少ー個(gè)超材料片層，每個(gè)超材料片層包括基板和周期性排布在所述基板上的人造微結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的諧振腔，其特征在干，所述人造微結(jié)構(gòu)在所述基板上成矩形陣列排布。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的諧振腔，其特征在于，所述超材料板包括多個(gè)超材料片層，相鄰兩超材料片層之間通過機(jī)械或粘接方式連接在一起或者通過在兩超材料片層之間澆入液態(tài)基板材料后凝固而將二者融合到一起。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的諧振腔，其特征在于，所述金屬板上穿插有ー根金屬的連接桿，所述連接桿的軸線與所述輸入端、輸出端的中心軸線共線，且其兩端分別伸入兩個(gè)腔室內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的諧振腔，其特征在干，每個(gè)超材料塊分別夾在輸入端或輸出端與對(duì)應(yīng)的連接桿端部之間從而被架空，或者每個(gè)超材料板的底部墊有透波材料的支座被支撐起來。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的諧振腔，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)為絲線組成的エ字形或十字形的衍生形。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的諧振腔，其特征在于，所述十字形的衍生形具有四個(gè)相同的支路，任一支路以一點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心依次旋轉(zhuǎn)90度、180度、270度后分別與其他三個(gè)支路重 合 ο
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的諧振腔，其特征在干，每個(gè)支路一端與其他三個(gè)支路共端點(diǎn)連接，另一端為自由端，兩端之間設(shè)置有至少ー個(gè)彎折部。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的諧振腔，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)為絲線繞成螺旋形的結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種諧振腔，包括腔體、裝在所述腔體內(nèi)部將所述腔體分隔成兩個(gè)封閉腔室的金屬板、分別裝在所述腔體的兩側(cè)壁上從而分別伸入所述兩個(gè)腔室內(nèi)的輸入端和輸出端，所述輸入端和輸出端相向設(shè)置，所述兩個(gè)腔室內(nèi)各放置有超材料板，所述超材料板包括非金屬制成的基板和附著在基板上的至少一個(gè)人造微結(jié)構(gòu)，每個(gè)人造微結(jié)構(gòu)為導(dǎo)電材料的絲線組成的具有幾何圖形的平面或立體結(jié)構(gòu)。采用本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)，能夠利用單個(gè)的諧振腔，即可實(shí)現(xiàn)小型帶通濾波器的功能。
文檔編號(hào)H01P7/06GK202434684SQ20112029594
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2011年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月16日
發(fā)明者付少麗, 劉京京, 劉若鵬, 欒琳, 蘇翠, 許寧 申請(qǐng)人:深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司, 深圳光啟高等理工研究院