一种具有镜面对称配置的新型偏振不敏感超材料谐振器制造技术

本发明专利技术属于人工电磁材料技术领域，尤其为一种具有镜面对称配置的新型偏振不敏感超材料谐振器，由衬底和四重耦合开口谐振环构成，四重耦合开口谐振环是四个成镜面对称的耦合开口谐振环单元通过X型铜箔条连接在一起，耦合开口谐振环由两个圆形开口谐振环和一个方形开口谐振环嵌套且互连在一起。本发明专利技术提供的一种具有镜面对称配置的新型偏振不敏感超材料谐振器，其透射系数(S21)覆盖S、C和X波段，具有六个共振点，通过调整共振区的覆盖面积，实现谐振频率可调谐，在微波和通信领域具有广阔的应用前景。的应用前景。的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种具有镜面对称配置的新型偏振不敏感超材料谐振器


[0001]本专利技术涉及人工电磁材料
，具体为一种具有镜面对称配置的新型偏振不敏感超材料谐振器。超材料是一种具有异于自然材料的特殊结构，能够实现在宏观尺度下对电磁波的精确调控。而谐振器则是一种能够实现在特定频率处产生共振现象的电路元件。超材料谐振器综合了这两个领域的技术，使得其在微波和通信等领域中应用广泛。

技术介绍

[0002]超材料是由人工加工而成的新型复合材料，是由具有特定几何形状和特定材料的基本单元在空间中进行周期性或非周期性排列构成，其具体的功能取决于基本单元的结构。超材料因其具有负介电常数、负磁导率、负折射率等超常的电磁特性，在射频和近红外光谱领域引起了广泛的关注。
[0003]由于亚波长元原子的周期性排列，基于超材料的人工结构具有控制和操纵电磁波振幅、相位和极化的能力；然而，在一定谐振频率下，实现超材料结构的单负或双负设计仍然很困难。
[0004]此外，一旦结构被固定制造出来，缺少可调节性，使其工作的频率受到限制，从而限制了其在实用中的灵活性。
[0005]因此，研究各种超材料结构以及频率调谐技术是实现多波段无线通信的必要条件。

技术实现思路

[0006](一)解决的技术问题
[0007]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种具有镜面对称配置的新型偏振不敏感超材料谐振器，在谐振器的六个共振点处，均实现了双负的介电常数和磁导率，从而达到共振效果；另外，谐振器的三明治式结构，可以通过调节上方衬底的覆盖面积，实现共振点的可调性，解决了上述
技术介绍
中所提出的问题。
[0008](二)技术方案
[0009]本专利技术为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
[0010]一种具有镜面对称配置的新型偏振不敏感超材料谐振器，由衬底和四重耦合开口谐振环构成，四重耦合开口谐振环是四个成镜面对称的耦合开口谐振环单元通过X型铜箔条连接在一起，耦合开口谐振环由两个圆形开口谐振环和一个方形开口谐振环嵌套且互连在一起。
[0011]进一步地，两个圆形开口谐振环的槽成互补状态，方形谐振环开槽均超内；
[0012]进一步地，所述衬底由10*10*1.575mm的Rogers5880构成；
[0013]进一步地，所述四重耦合开口谐振环是由厚度为0.035mm的铜箔构成。
[0014]进一步地，所述圆形开口谐振环和方形开口谐振环缝隙是0.4mm。
[0015]进一步地，该具有镜面对称配置的新型偏振不敏感超材料谐振器在S、C和X波段，
产生六个共振点。
[0016]进一步地，该具有镜面对称配置的新型偏振不敏感超材料谐振器等效成实际LC电路图。
[0017]进一步地，该具有镜面对称配置的新型偏振不敏感超材料谐振器在三明治式结构上，通过调节上方覆盖面积，实现谐振点可调节。
[0018](三)有益效果
[0019]与现有技术相比，本专利技术提供了一种具有镜面对称配置的新型偏振不敏感超材料谐振器，具备以下有益效果：
[0020]电磁吸收超材料中的谐振单元由金属材料构成，具有以下优点：容易制备，金属是一种常见的材料，容易获得、处理和加工，降低制备过程的复杂度和成本；高导电性：金属具有良好的导电性，能够有效地吸收入射电磁波，并将其转化成电流和热能。
[0021]本专利技术提供的一种具有镜面对称配置的新型偏振不敏感超材料谐振器选取三个不同的缺陷环谐振器嵌套在一起，利用金属的局域表面等离子体共振，使其透射系数(S21)覆盖S、C和X波段，具有六个共振点。谐振器利用其共振点，让某个或某段频率信号通过，阻挡其他频率信号，达到选择的目的，当信号频率与谐振器固有频率相等时，该信号顺利通过，当信号频率与谐振器的频率相差太多时，信号被阻碍，共振点在不同波段，应用场景也不同，共振点在S波段可以应用中继、卫星通信、雷达；共振点在C波段，用于通信卫星下行传输信号；共振点在X波段，可以应用在空间研究、广播卫星、地球探测卫星、气象卫星等用途。
[0022]通过调整共振区的覆盖面积，实现谐振频率可调谐，可协调性使得他能够使用不同频率的应用需求，同时还可以提高品质因数、低损耗等性能要求，此外频率可调节，可以使超材料谐振器提高滤波器、天线、功率放大器、振荡器等器件的性能和可靠性。
附图说明
[0023]图1是本专利技术超材料谐振器的3D图；
[0024]图2是本专利技术超表面谐振器贴片的主视图；
[0025]图3是本专利技术超材料谐振器的S21参数曲线图；
[0026]图4是本专利技术超材料谐振器的ADS等效电路图；
[0027]图5是本专利技术的S21参数ADS中电路仿真与CST三维结构仿真比较图；
[0028]图6是本专利技术的三明治式结构；
[0029]图7是本专利技术的不同覆盖面积三明治式结构的S21参数仿真图；
[0030]图8是本专利技术的实际测量与CST仿真的传输系数(S21)参数比较图。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]实施例
[0033]如图1所示，本专利技术一个实施例提出的一种具有镜面对称配置的新型偏振不敏感
超材料谐振器，由衬底和四重耦合开口谐振环构成，四重耦合开口谐振环是四个成镜面对称的耦合开口谐振环单元通过X型铜箔条连接在一起，由于镜像对称结构，消除了耦合开口谐振单元之间的交叉耦合效应，从而使谐振单元与四重耦合开口谐振环之间的共振偏差最小化，耦合开口谐振环由两个圆形开口谐振环和一个方形开口谐振环嵌套且互连在一起，开口谐振环可以在特定频率下形成一个谐振回路，使得微波信号可以被传输或者放大；使用圆形开口谐振环有以下优点：圆形几何形状具有对称性，因此更能实现更均匀的电场和磁场分布；其次圆形开口谐振环的谐振频率与环的直径有关，可以控制环的大小调整谐振频率，方形开口谐振环的优点：方形几何形状具有更简单的结构和对称性，方形开口谐振环比圆形的更容易进行数值模拟和优化设计，使用圆形和方形开口谐振环嵌套在一起，多层结构可以有多个频点的谐振，谐振点越多，覆盖波段越广，所应用的范围和场景也越多。
[0034]如图1所示，在一些实施例中，两个圆形开口谐振环的槽成互补状态，方形谐振环开槽均超内；当圆形开口谐振环开槽互补和方形谐振环开槽均朝内时，传输通道变窄，能量被高度集中并存储，提高品质因数，改善损耗和漏波阻塞效应。
[0035]如图1所示，在一些实施例中，所述衬底由10*10*1.575mm的Rogers5880构成，该材料在宽频率范围内具有均匀的电性能，吸湿性低，可以适用于高湿度环境，此外，由于该专利技术工作频段在2
‑
12GHz，因此本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有镜面对称配置的新型偏振不敏感超材料谐振器，其特征在于：由衬底和四重耦合开口谐振环构成，四重耦合开口谐振环是四个成镜面对称的耦合开口谐振环单元通过X型铜箔条连接在一起，耦合开口谐振环由两个圆形开口谐振环和一个方形开口谐振环嵌套且互连在一起。2.根据权利要求1所述的一种具有镜面对称配置的新型偏振不敏感超材料谐振器，其特征在于：两个圆形开口谐振环的槽成互补状态，方形谐振环开槽均超内。3.根据权利要求1所述的一种具有镜面对称配置的新型偏振不敏感超材料谐振器，其特征在于：所述衬底由10*10*1.575mm的Rogers5880构成。4.根据权利要求1所述的一种具有镜面对称配置的新型偏振不敏感超材料谐振器，其特征在于：所述四重耦合开口谐振环是由厚度为0.035mm...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘云清，高曼的，吉中航，曹微，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：