一种模式可调的谐振腔制造技术

本发明专利技术公开了一种模式可调的谐振腔，所述谐振腔包括呈矩形的导电壁以及填充在导电壁内部的超材料，所述超材料包括多个相互平行的片层，每一片层包括片状的基材和设置在基材上的多个人造微结构。本发明专利技术利用超材料作为导电壁内部的填充物，可比于空气，超材料内部的电磁参数可以人为的设计，因此在不改变谐振腔形状的情况下，通过改变其中电磁场的分布，实现现有技术中复杂的腔体形状的谐振腔，因此加工更加容易，相应的成本也能大幅降低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信领域，更具体地说，涉及一种模式可调的谐振腔。
技术介绍
·谐振腔是在微波频率下工作的谐振元件，谐振腔是一个任意形状的由导电壁(或导磁壁)包围的、并能在其中形成电磁振荡的介质区域，它具有储存电磁能及选择一定频率信号的特性。谐振腔中的电磁波的模式称为“模式”，模式由谐振腔的形状和其中的介质决定。对于中间是空气的谐振腔，其模式基本由谐振腔的形状决定。例如，对于矩形谐振腔，电磁场的分布是一些三角函数的组合。目前，为了得到一些特定的电磁场的分布，需要加工特殊形状的腔体，而这常常比较困难，成本很高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种易于设计加工、成本低的模式可调的谐振腔。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种模式可调的谐振腔，所述谐振腔包括呈矩形的导电壁以及填充在导电壁内部的超材料，所述超材料包括多个相互平行的片层，每一片层包括片状的基材和设置在基材上的多个人造微结构。进一步地，所述基材分成多个相同的基材单元，每一基材单元与其上的人造微结构构成一个超材料单元，每一基材单元的长、宽及高的尺寸均不大于入射电磁波波长的五分之一。进一步地,所述每一基材单兀为一长方体。进一步地，所述每一基材单元为一立方体。进一步地，所述每一基材单元的边长为入射电磁波波长的十分之一。进一步地,所述基材由陶瓷材料、高分子材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料制得。进一步地，所述人造微结构为通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻的方法附着在基材上的金属线。 进一步地，所述人造微结构为“工”字形金属线结构。进一步地，所述人造微结构为平面雪花状金属线结构。进一步地，所述金属线为铜线或银线。本专利技术利用超材料作为导电壁内部的填充物，可比于空气，超材料内部的电磁参数可以人为的设计，因此在不改变谐振腔形状的情况下，通过改变其中电磁场的分布，实现现有技术中复杂的腔体形状的谐振腔，因此加工更加容易，相应的成本也能大幅降低。附图说明图I是本专利技术的模式可调的谐振腔的结构示意图2是本专利技术的超材料的结构示意图；图3为超材料单元结构示意图；图4是“工”字形金属线结构的示意图；图5是平面雪花状的金属线结构的示意图。具体实施例方式如图I至3所示，本专利技术提供了一种模式可调的谐振腔10，所述谐振腔10包括呈矩形的导电壁2以及填充在导电壁2内部的超材料1，超材料I被封闭在导电壁I的内部，所述超材料I包括多个相互平行的片层11，每一片层11包括片状的基材12和设置在基材上的多个人造微结构13。所述基材12分成多个相同的基材单元20，每一基材单元20与其上的人造微结构13构成一个超材料单元30，每一基材单元的长、宽及高的尺寸均不大于入 射电磁波波长的五分之一。所述每一基材单兀30为一长方体。更为优选地,所述每一基材单元20为一立方体，其边长为入射电磁波波长的十分之一。本专利技术中，如图2所示，多个片层沿谐振腔的长度方向层叠。应当说明的是，图2中画虚线是为了便于描述超材料单元，并不是真实存在的线条。超材料可以对电场或者磁场，或者两者同时进行响应。对电场的响应取决于超材料的介电常数e，而对磁场的响应取决于超材料的磁导率Ii。通过对超材料每一超材料单元的介电常数e与磁导率ii的精确控制，我们可以实现超材料内部电磁参数的任意排布(一定范围内)。因此可以在不改变谐振腔形状的情况下，通过改变谐振腔内部电磁场的分布，实现现有技术中复杂的腔体形状的谐振腔(例如圆形谐振腔)，因此加工更加容易，相应的成本也能大幅降低。本专利技术中，所述基材11由陶瓷材料、高分子材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料等制得。高分子材料可选用的有聚四氟乙烯、环氧树脂、F4B复合材料、FR-4复合材料等。例如，可以采用聚四氟乙烯的基材，聚四氟乙烯的电绝缘性非常好，因此不会对电磁波的电场产生干扰，并且具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性，使用寿命长。本专利技术中，所述人造微结构13优选为通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻的方法附着在基材上的金属线。本专利技术中，所述人造微结构13可以是图4中所示的“工”字形金属线结构或图5中所示的平面雪花状金属线结构。上述两种人造微结构都是对电场响应的结构。也可以是对磁场响应的人造微结构，例如，本领域常用的开口谐振环金属线结构。本专利技术中，所述金属线为铜线或银线。在基材的材料选定的情况下，可以通过设计人造微结构的形状、设计尺寸和/或人造微结构在基材上的排布获得超材料内部的电磁参数分布。超材料内部的电磁参数分布，例如，可以通过逆向的计算机仿真模拟得到，首先根据谐振腔所需的模式，计算出谐振腔内部每一点(每一超材料单兀)的电磁参数分布(介电常数与磁导率)，根据这每一点的电磁参数分布来选择相应的人造微结构的形状、设计尺寸(计算机中事先存放有多种人造微结构数据)，对每个点的设计可以用穷举法，例如先选定一个具有特定形状的人造微结构，计算电磁参数，将得到的结果和我们想要的对比，循环多次，一直到找到我们想要的电磁参数为止，若找到了，则完成了人造微结构的设计参数选择；若没找到，则换一种形状的人造微结构，重复上面的循环，一直到找到我们想要的电磁参数为止。如果还是未找到，则上述过程也不会停止。也就是说只有找到了我们需要的电磁参数的人造微结构，程序才会停止。由于这个过程都是由计算机完成的，因此，看似复杂，其实很快就能完成。上面结合附图对本专利技术的实施例进行了描述，但是本专利技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而 不是限制性的，本领域的普通技术人员在本专利技术的启示下，在不脱离本专利技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本专利技术的保护之内。权利要求1.一种模式可调的谐振腔，其特征在于，所述谐振腔包括呈矩形的导电壁以及填充在导电壁内部的超材料，所述超材料包括多个相互平行的片层，每一片层包括片状的基材和设置在基材上的多个人造微结构。2.根据权利要求I所述的模式可调的谐振腔，其特征在于，所述基材分成多个相同的基材单元，每一基材单元与其上的人造微结构构成一个超材料单元，每一基材单元的长、宽及高的尺寸均不大于入射电磁波波长的五分之一。3.根据权利要求2所述的模式可调的谐振腔，其特征在于，所述每一基材单元为一长方体。4.根据权利要求2所述的模式可调的谐振腔，其特征在于，所述每一基材单元为一立方体。5.根据权利要求3所述的模式可调的谐振腔，其特征在于，所述每一基材单元的边长为入射电磁波波长的十分之一。6.根据权利要求I所述的模式可调的谐振腔，其特征在于，所述基材由陶瓷材料、高分子材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料制得。7.根据权利要求I所述的模式可调的谐振腔，其特征在于，所述人造微结构为通过蚀亥IJ、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻的方法附着在基材上的金属线。8.根据权利要求7所述的模式可调的谐振腔，其特征在于，所述人造微结构为“工”字形金属线结构。9.根据权利要求7所述的模式可调的谐振腔，其特征在于，所述人造微结构为平面雪花状金属线结构。10.根据权利要求7至9任意一项所述的模式可调的谐振腔，其特征在于，所述金属线为铜线或银线。全文摘要本专利技术公开了一种模式可调的谐振腔，所述谐振腔包括呈矩形的导电壁以及填充在导电壁内部的超材料，所述超材料包括多个相互平行的片层，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模式可调的谐振腔，其特征在于，所述谐振腔包括呈矩形的导电壁以及填充在导电壁内部的超材料，所述超材料包括多个相互平行的片层，每一片层包括片状的基材和设置在基材上的多个人造微结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘若鹏，季春霖，岳玉涛，徐冠雄，
申请(专利权)人：深圳光启高等理工研究院，深圳光启创新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：