一种校准器件及超材料谐振频率测试平台制造技术

本发明专利技术提供了一种校准器件及超材料谐振频率测试平台，通过使用根据本发明专利技术的校准器件，可以对超材料谐振频率测试平台进行校准，通过本发明专利技术的超材料谐振频率测试平台，可以准确地测得超材料的谐振频率，实现对超材料产品参数性质的检测，还能为超材料的应用提供测试手段，进而提高超材料的研发设计效率。

【技术实现步骤摘要】
一种校准器件及超材料谐振频率测试平台
本专利技术涉及超材料领域，具体地涉及超材料谐振频率的测试技术。
技术介绍
超材料是指一些具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。通过在材料的关键物理尺度上的结构有序设计，可以突破某些表观自然规律的限制，从而获得超出自然界固有的普通性质的超常材料功能。超材料的性质和功能主要来自于其内部的结构而非构成它们的材料，因此，为设计和合成超材料，人们进行了很多研究工作。2000年，加州大学的Smith等人指出周期性排列的金属线和开环共振器(SRR)的复合结构可以实现介电常数e和磁导率U同时为负的双负材料，也称左手材料。之后他们又通过在印刷电路板(PCB)上制作金属线和SRR复合结构实现了二维的双负材料。对于磁场具有 响应的金属线和开环共振器结构，通常称之为磁性微结构。对于具有负磁导率的超材料，由于其具有极化作用，可以对入射波产生极化影响，因此具有广泛的应用，如在医学成像领域中的磁共振成像，可以增强倏逝波以达到加强成像效果的目的，例如在共振式的无线能量传输中，在共振场中加入超材料能够加强无线能量传输效率，但应用需要满足的条件是超材料的谐振频率需要在工作频率下才能起到有益效果。然而，对于已经制作好的超材料而言，一方面其本身的谐振频率是固定的，另一方面工艺制造的原因使得超材料的谐振频率呈现出较大的差异性，如无法准确地知道超材料的谐振频率将给应用带来困难，超材料的增强效果就会大大减弱，甚至不起作用。因此，对超材料谐振频率的测试成为亟待解决的技术问题。现有技术中，通过计算机仿真的方法能实现对超材料谐振频率的仿真计算，但是，存在的问题是，对于具有复杂微结构阵列的超材料而言，即使采用高性能计算机也需要很长的时间进行仿真计算，同时，由于制造工艺的差别性，仿真结果与实际的超材料谐振频率存在较大误差，这给超材料的实际应用带来极大困难。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种校准器件及超材料谐振频率测试平台。本专利技术实现专利技术目的采用的技术方案是，一种校准器件，所述校准器件包括封装外壳、线圈电感以及与线圈电感并联的电容，所述线圈电感与所述电容封装固定在所述封装外壳内。优选地，所述封装外壳为热固性树脂材料。本专利技术还提供一种超材料谐振频率测试平台，用以测试超材料的谐振频率，所述谐振频率测试平台包括矢量网络分析仪，产生频率可调的交流电信号；信号发射线圈，电连接所述矢量网络分析仪的信号输出端，用以产生交变磁场；信号接收线圈，用以接收所述信号发射线圈产生的交变电磁场信号，所述信号接收线圈电连接所述矢量网络分析仪的信号输入端；校准器件，所述校准器件放置于所述信号发射线圈与所述信号接收线圈之间。优选地，所述信号发射线圈与所述信号接收线圈的固有频率相同。优选地，所述信号发射线圈与所述信号接收线圈为单匝的圆环形漆包线线圈。优选地，所述信号发射线圈与所述信号接收线圈的直径相等。优选地，所述信号发射线圈与所述信号接收线圈的直径小于所述超材料的尺寸。优选地，所述信号发射线圈与所述信号接收线圈分别固定在基板上，所述基板为 塑料或泡沫材料。通过使用根据本专利技术的校准器件，可以对超材料谐振频率测试平台进行校准，通过本专利技术的超材料谐振频率测试平台，可以准确地测得超材料的谐振频率，实现对超材料产品参数性质的检测，还能为超材料的应用提供测试手段，进而提高超材料的研发设计效率。附图说明图1，本专利技术校准器件的制备结构示意图。图2，本专利技术超材料谐振频率测试平台的结构示意图。图3，本专利技术超材料谐振频率测试平台的测试方法流程4，矢量网络分析仪测试得到的第二 S21曲线和第一 S21曲线的对比图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。本专利技术校准器件的制备结构示意图参看附图1，包括封装外壳41、线圈电感42以及与线圈电感并联的电容43，线圈电感42与电容43封装固定在封装外壳41内。封装外壳为热固性树脂材料，在具体制备时，采用两片热固性树脂材料的半固化片，通过压合的方式将线圈电感42与电容43封装在该两片半固化片之间，固化后得到一平板状的校准器件。本专利技术超材料谐振频率测试平台的结构示意图参看附图2，包括以下组成部分矢量网络分析仪1，产生频率可调的交流电信号；信号发射线圈2，电连接矢量网络分析仪I的信号输出端，用以产生交变磁场；信号接收线圈3，用以接收信号发射线圈2产生的交变电磁场信号，信号接收线圈3电连接矢量网络分析仪I的信号输入端；校准器件4放置于信号发射线圈I与信号接收线圈2之间。应当理解的是，上述信号发射线圈2、信号接收线圈3和校准器件4在组成测试装置时，需要通过测试夹具进行固定，本示意图未进行详细表示。此处的矢量网络分析仪I可在仪表的工作频段内完成对被测件的传输发射参数的测试，矢量网络分析仪I对某个器件或系统测试得到完整的参数包括发射与透射特性、幅度信息、相位信息等，对这些参数可采用S参数(或称散射参数)进行描述，S参数的定义是基于信号电压比值的参数，所以S参数为矢量，对于矢量网络分析仪I而言，本专利技术超材料谐振频率测试平台中的信号发射线圈2为被测系统的输入端口，信号接收线圈3为被测系统的输出端口，被测系统输入端口的反射系数表示为SI I，被测系统输入端口至输出端口的传输系数表示为S21，矢量网络分析仪I可测试并得到工作频段内的Sll或S21曲线图。本专利技术的信号发射线圈2与信号接收线圈3可采用单匝的圆环形漆包线线圈，为获得好的对比性，信号发射线圈2与信号接收线圈3设计为相等的直径以获得相同的固有频率，同时，信号发射线圈2与信号接收线圈3的直径小于超材料的尺寸大小。为方便固定测试装置的各个部件，信号发射线圈2与信号接收线圈3分别固定在基板上，基板采用磁损耗较小的材料，如塑料或泡沫材料。下面对本专利技术超材料谐振频率测试平台的测试原理和测试方法进行详细说明。本专利技术超材料谐振频率测试平台的测试方法进行说明。首先将校准器件4放入超材料谐振频率测试平台，设校准器件4中的线圈电感42为L，电容43为C，一起构成电磁谐振，那么封装后的校准器件的谐振频率为 f° = 2^W通过选择和确定线圈电感L和选择相应电容C，可以算出校准器件的谐振频率，然后通过超材料谐振频率测试平台的矢量网络分析仪I进行扫频，得到校准器件的S21曲线，若S21曲线加强峰所对应的频率等于计算得到的校准器件的谐振频率，则证明超材料谐振频率测试平台的测试结果正确可靠；gS21曲线加强峰所对应的频率不等于计算得到的校准器件的谐振频率，则证明超材料谐振频率测试平台的测试结果存在误差，从而实现磁性超材料性能测试平台的校准。在对超材料谐振频率测试平台进行校准后，即可进行超材料谐振频率的测试，其测试方法流程图参看附图3，包括a.在未放入超材料时，通过矢量网络分析仪测试信号发射线圈与信号接收线圈之间的传输系数S21，得到第一 S21曲线；b.放入超材料，通过矢量网络分析仪测试信号发射线圈与信号接收线圈之间的传输系数S21'，得到第二 S21曲线；c.将第二 S21曲线与所述第一 S21曲线进行比对，找出第二 S21曲线的增益加强峰，增益加强峰峰值对应的频率即为超材料的谐振频率。这里，首先对超材料进行必要的说明，超材料属于一种人工合成的复合材料，一般包括介质基板本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种校准器件，其特征在于，所述校准器件包括封装外壳、线圈电感以及与线圈电感并联的电容，所述线圈电感与所述电容封装固定在所述封装外壳内。2.根据权利要求I所述的校准器件，其特征在于所述封装外壳为热固性树脂材料。3.一种超材料谐振频率测试平台，用以测试超材料的谐振频率，其特征在于，所述谐振频率测试平台包括 矢量网络分析仪，产生频率可调的交流电信号； 信号发射线圈，电连接所述矢量网络分析仪的信号输出端，用以产生交变磁场； 信号接收线圈，用以接收所述信号发射线圈产生的交变电磁场信号，所述信号接收线圈电连接所述矢量网络分析仪的信号输入端； 校准器件，所述校准器件放置于所述信号发射线圈与所述信...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘若鹏，栾琳，郭洁，马伟涛，刘豫青，
申请(专利权)人：深圳光启创新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：