一种谐振子制造技术

本发明专利技术涉及一种谐振子，包括至少一个超材料片层，每个超材料片层包括基板和附着在所述基板表面上的多个导电材料制成的人造微结构，且所述多个人造微结构沿所述基板表面的边缘围成一周。本发明专利技术的谐振子由于具有高介电常数、低损耗的优点，因此可以非常适用于腔体滤波器。上述谐振子相对于传统谐振子材料，具有相接近甚至更高的介电常数，能够降低滤波器的谐振频率进而减小滤波器的体积；同时，由于损耗更低，因此将减小滤波器的Q值降低量。

【技术实现步骤摘要】
一种谐振子
本专利技术涉及射频元件，更具体地说，涉及一种谐振子。
技术介绍
超材料(metamaterial)，特指一种对电磁场有特殊响应的人工材料，包括基板和附着在基板上周期性排布的人造微结构构成的。把基板按与人造微结构相同的排布规律虚拟地划分为一个个周期性排布的基板单元，每个人造微结构及其所附着的基板单元共同构成一个材料单元，则该超材料可以看作是由材料单元以上述周期性排布而成的。人造微结构通常为导电材料如金属的丝线组成具有一定几何图形的结构，例如“工”字形，这些结构在电磁场中可被等效为电容、电感的组成电路，使得每个材料单元具有不同于基板的等效介电常数和磁导率，因此通过设计特定形状的人造微结构可以使超材料具有特定的介电常数和磁导率。人造微结构的长、宽尺寸通常在所要响应的电磁波波长的二分之一以内，优选在十分之一或十分之一以下，以使材料单元对电磁波的响应对电磁波来说在空间上是连续的。超材料可以作为谐振子用在腔体滤波器中，因此可以通过设计人造微结构来达到提高介电常数、从而在同等谐振频率下减小滤波器体积的目的。但是现有的矩形阵列排布的人造微结构，虽然具有较高的介电常数，但是由人造微结构自身的导电材料尤其是金属带来了较大的涡流损耗，从而大大降低了滤波器的Q值，不能满足市场上对腔体滤波器的Q值要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述超材料做的谐振子损耗大的缺陷，提供一种介电常数高而相对损耗小的谐振子。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种谐振子，包括至少一个超材料片层，每个超材料片层包括基板和附着在所述基板表面上的多个导电材料制成的人造微结构，且所述多个人造微结构沿所述基板表面的边缘围成一周。在本专利技术所述的谐振子中，所述多个人造微结构以基板表面的中心为圆心成圆周分布。在本专利技术所述的谐振子中，所述基板为圆盘形，且中部设有通孔。在本专利技术所述的谐振子中，所述谐振子包括多个叠加在一起的相同的超材料片层，且各超材料片层的基板中心共线。在本专利技术所述的谐振子中，所述谐振子包括多个完全相同的超材料片层，且各超材料片层的中心共线，每个基板上的人造微结构及其排布均相同。在本专利技术所述的谐振子中，所述多个超材料片层通过低温共烧工艺叠加并制成一体。在本专利技术所述的谐振子中，所述人造微结构为导电材料制成的片状结构，或者为由导电材料制成的丝线组成的具有几何图形的结构。在本专利技术所述的谐振子中，所述人造微结构为方片形、圆片状、圆环形、“工”字形或者“十”字形。在本专利技术所述的谐振子中，所述导电材料为铜、银、铟锡氧化物、掺铝氧化锌、碳纳米管导电薄膜或者导电塑料。在本专利技术所述的谐振子中，所述基板由陶瓷、环氧树脂、聚四氟乙烯、铁氧体或SiO2制成。实施本专利技术的谐振子，具有以下有益效果：本专利技术的谐振子具有较高介电常数且损耗较低，具有这种谐振子的滤波器因为介电常数高而降低谐振频率进而减小体积，同时由于损耗相对较低而具有较高的Q值。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术的谐振子应用在谐振腔中的结构示意图；图2是图1所示的谐振子的俯视图；图3是本专利技术另一实施例的谐振子的示意图；图4是本专利技术又一实施例的谐振子的示意图。具体实施方式本专利技术涉及一种谐振子，如图1所示，该谐振子可置于谐振腔中用来制备滤波器，用来降低谐振腔的谐振频率从而在同等谐振频率的条件下减小滤波器体积，并且损耗小，Q值高。谐振腔通常包括腔体、盖在腔体上的腔盖以及装在腔体上的输入端、输出端，图1示出的是腔体和腔盖围成的腔室1。谐振子2位于腔室1内，且为了使谐振子2位于腔室1中部，通常还在谐振子2底部设置有透波材料如泡沫塑料、氧化铝等制成的支撑座。腔盖上可设置部分伸入腔室内的调谐螺杆，用来调谐谐振腔的谐振频率。第一实施例的谐振子如图1、图2所示，包括四个超材料片层，每个超材料片层包括基板3和附着在基板3表面上的多个导电材料制成的人造微结构4。基板3通常选用聚四氟乙烯、FR-4、环氧树脂、铁氧体、SiO2、陶瓷等非金属材料，优选陶瓷，因为陶瓷材料尤其是特种陶瓷的介电常数较高，可满足谐振子对介电常数和低损耗的要求。多个超材料片层可以直接叠加在一起，也可通过一定的制备工艺例如低温共烧技术制成一体。基板3可以是任意平面形状的板，这些人造微结构4沿所在基板3的表面边缘围成一周。这里的表面边缘，是指尽量远离基板中心的表面区域，通常也即基板外轮廓附近的基板表面，尤指人造微结构4的位置使得其以外的表面区域不足以放置另一个人造微结构的情况，此时效果最佳。显然，即便人造微结构以外的表面区域也可以放置另一人造微结构的情况，也属于本专利技术的保护范围，只要至少基板中心与该人造微结构中心的连线大于该连线延长至基板边缘的总长度的二分之一即可。根据常规的谐振子形状，本实施例的基板3优选为圆盘形，如图2所示，圆盘中部有共圆心的通孔。当谐振子2包括多个超材料片层时，每个超材料片层的基板3完全相同，且各基板3的通孔共中心轴地设置，每个基板3上的人造微结构4具有相同的结构和排布。图2中，人造微结构4有12个，并以基板3的圆心为圆心成圆周分布地围成一圈。每个人造微结构4包括两个并排着的方形金属片。每个人造微结构4的尺寸在亚波长范围，即例如已知谐振腔的谐振频率f，即可推算出其电磁场的波长λ，则人造微结构4的尺寸在λ/10左右，根据测算可知，尺寸例如长、宽、直径或者当量直径(即面积除以周长)的两倍小于λ/4，同时相邻两人造微结构之间的距离也满足小于λ/4，即可获得对于电磁波来说是连续的电磁响应特性。本专利技术中，由于微波段的频率相对较低，波长因此较大，因此本专利技术的各实施例的相邻两人造微结构之间的距离优选在λ/40以内。除了图2所示的形状，人造微结构4还可以为其他片状结构，如图3所示；不仅可以是方片形，也可是是圆片形、圆环形。人造微结构4还可以是由导电材料制成的丝线组成的具有几何图形的结构。也可以不为片状，例如“工”字形、“十”字形或者如图4所示的两个“工”字形正交而成的对称结构，也可为其他现有技术中已有的用在超材料中作为人造微结构的形状。制成人造微结构4的导电材料为金属例如铜、银、金或它们的化合物，也可以是非金属例如铟锡氧化物、掺铝氧化锌、碳纳米管导电薄膜或者导电塑料。设有人造微结构4的基板3作为谐振子2放入谐振腔中，由于人造微结构4的导电材料会在电磁场中形成偶极子，从而提高谐振子2的介电常数；人造微结构4越多，则整个谐振子2的介电常数越高；介电常数越高，意味着在实现相同谐振频率的条件下，谐振腔的体积可以做的更小，从而降低成本。但作为谐振子，除了介电常数，还有另一个重要参数，即品质因子，简称Q值。Q值是表征谐振子在谐振腔中所带来的损耗，Q值越高，表明损耗越小，反之越大。每个人造微结构4内部由于电磁场的作用会产生涡流，从而损耗电磁波能量，降低Q值。人造微结构4越多，显然，所引起的损耗也越大。当谐振腔内激发电磁场时，绝大部分电场和磁场都集中在谐振子内部，即谐振子2内部的电场和磁场最强，腔室空间其他部分的场强非常弱。而在谐振子2内部，电场、磁场分布也是不均匀的，靠近中间通孔的位置场强大，而靠近外侧边缘的部分则场强较弱。场强大的位置交变场的强度也越大，反之越小。而人造微结构相同的条件下，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种谐振子，其特征在于，包括至少一个超材料片层，每个超材料片层包括基板和附着在所述基板表面上的多个导电材料制成的人造微结构，且所述多个人造微结构沿所述基板表面的边缘围成一周。

【技术特征摘要】
1.一种谐振子，其特征在于，包括至少一个超材料片层，每个超材料片层包括基板和附着在所述基板表面上的多个导电材料制成的人造微结构，且所述多个人造微结构沿所述基板表面的边缘围成一周，所述多个人造微结构以基板表面的中心为圆心成圆周分布；所述基板的表面中心与所述多个人造微结构的中心的连线至少大于该连线延长至所述基板的边缘的总长度的二分之一。2.根据权利要求1所述的谐振子，其特征在于，所述基板为圆盘形，且中部设有通孔。3.根据权利要求2所述的谐振子，其特征在于，所述谐振子包括多个叠加在一起的相同的超材料片层，且各超材料片层的基板中心共线。4.根据权利要求1所述的谐振子，其特征在于，所述谐振子包括多个完全相同的超材料片层，且各超材料片层的中心共线，每个...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘若鹏，徐冠雄，刘京京，苏翠，
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：