CN102064374A - 基于异向介质的分裂式谐振器 - Google Patents

基于异向介质的分裂式谐振器 Download PDF

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姜宇
杨帆
乐永波
孙岳忠
伍越
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Abstract

本发明的目的在于提供基于异向介质的分裂式谐振器。包括谐振腔、负磁导率介质和馈线，谐振腔包括两个，两个谐振腔连接在一起、且谐振腔的上盖设置通孔，在通孔处安装馈线，负磁导率介质置于谐振腔里。本发明便于根据不同的实际要求变化谐振腔的谐振频率，具有一定得灵活性，且制作加工简单方便。

Description

基于异向介质的分裂式谐振器
技术领域
本发明涉及的是一种谐振机构。
背景技术
新型人工电磁媒质概念的提出可以追溯到上世纪六十年代。在前苏联科学家Veselago所发表的一片论文中，假想了一种介电常数和磁导率都为负数的介质，并指出在这种介质中存在着许多奇特的电磁现象。异向介质是上世纪九十年代出现的一种新型周期结构的人工电磁媒质，它同时具有负的介电常数和负的磁导率，导致在该媒质中传播的电磁波的电场、磁场和波矢量不再遵循常规媒质的右手法则，而遵循左手法则，从而该媒质又称为异向介质。
随着微波技术的发展，小尺寸微波器件越来越受到人们的重视。通过对异向介质的深入研究，发现运用异向介质设计的很多微波器件有很好的优点，其中之一是利用异向介质的反常电磁特性来缩小微波器件体积或占用面积。目前基于基于异向介质的各种小型化的期间不断的被研究设计出来，特别由哈尔滨工业大学研究、设计的超小型谐振腔，解决了谐振腔存在小型化的理论尺寸极限和基于三维异向介质的小型化谐振腔在现有的技术水平下不能加工制造的问题，但是由于一旦研究设计出来其结构尺寸及谐振腔的谐振频率都固定了，在实际应用中不便于根据不同的实际要求变化其谐振腔的谐振频率，缺乏灵活性；该超小型谐振腔为矩形谐振腔，其谐振腔的腔体为一个中空的长方体形，在加工制作的过程中比较困难。
发明内容
本发明的目的在于提供解决了谐振腔小型化问题且具有尺寸和谐振频率灵活性特点的基于异向介质的分裂式谐振器。
本发明的目的是这样实现的：
本发明基于异向介质的分裂式谐振器，其特征是：包括谐振腔、负磁导率介质和馈线，谐振腔包括两个，两个谐振腔连接在一起、且谐振腔的上盖设置通孔，在通孔处安装馈线，负磁导率介质置于谐振腔里。
本发明基于异向介质的分裂式谐振器还可以包括：
1、所述的谐振腔为半圆柱体，两个谐振腔大小相等、且两个谐振腔通过半圆柱体的矩形面连接在一起。
2、所述的谐振腔内负磁导率介质的高度与空气的高度之比等于空气的折射系数与负磁导率介质得折射系数之比。
本发明的优势在于：便于根据不同的实际要求变化谐振腔的谐振频率，具有一定得灵活性，且制作加工简单方便。
附图说明
图1为本发明的结构尺寸的比例原理图；
图2为为本发明不含异向介质时的半圆柱型谐振腔体；
图3为本发明的基于异向介质的分裂式圆柱谐振器内部结构图；
图4为本发明外部框图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1～4，本发明包括谐振腔、负磁导率介质和馈线，谐振腔包括两个，两个谐振腔连接在一起、且谐振腔的上盖设置通孔，在通孔处安装馈线，负磁导率介质置于谐振腔里。
本发明提到的异向介质基本性质，在一定频率范围内无损耗的异向介质具有同时为负的介电常数和磁导率，介质中的折射系数同样为负值。因此Veselago从理论上预测，电磁波能在这种异向介质中传播。然而在这种异向介质中对这样一种单色均匀平面波的相速与坡印廷矢量产波方向互为相反的。考虑到普通无损介质的介电常数ε1＞0与磁导率μ1＞0，折射系数为
Figure BDA0000038932070000021
其中ε0与μ0分别为自由空间中的介电常数和磁导率，n1＞0。在一定频段内介电常数ε2＜0和磁导率μ2＜0无损异向介质平面板，折射系数为
Figure BDA0000038932070000022
n2在该频段内是一个实数。随着平面波在第一个介质板后，平面波进入异向介质板，最后在第二块介质板离开，功率流在第一块介质板的方向和第二块介质板的方向相同。在第一个介质板的功率流与相速方向是相同的，然而在第二块介质板两个矢量刚好相反。因此波矢k2≡n2k0与波矢k1≡n1k0方向完全相反，k0代表自由空间的波矢，因此电磁波在通过这两层介质板后总的相位差为n1k0d1-n2k0d2。如果d1与d2的比值接近d1/d2＝n2/n1，则电磁波在通过这两层介质板前后总的相位差可变为零。虽然电磁波通过这两层介质板，但是可能不会产生相位差，这点足以在人们设计相关微波电路或特殊元器件时引起强烈的兴趣。除此之外，利用电磁波在负磁导率介质和负介电常数介质的交界面会发生隧道效应，使得分裂式谐振器的谐振频率不再依赖于谐振腔的尺寸。分裂式谐振器具有测量物料的水分及湿度的作用，其应用领域非常广泛。
实施方式1：
谐振腔内放入占据腔体下侧的半圆型的负磁导率介质，其中负磁导率介质由具有优越抗老化性能的非磁性特氟龙材料填充而成的。该负磁导率介质的总厚度为d1，负磁导率上部填充的普通介质(空气介质)的厚度为d2，并且d1与d2的比值接近d1/d2＝n2/n1。将两个半圆柱型谐振腔体放在一起形成一个谐振器，且分裂式谐振器的两个半圆型上盖的通孔处分别接有输入、输出的高频头，且谐振腔高频头上在圆柱形谐振腔内部有环形馈线，进行电磁波能量的传入和传出。

Claims (3)

1.基于异向介质的分裂式谐振器，其特征是：包括谐振腔和馈线，谐振腔包括两个，两个谐振腔连接在一起、且谐振腔的上盖设置通孔，馈线安装在通孔处，谐振腔里填充有负磁导率介质。
2.根据权利要求1所述的基于异向介质的分裂式谐振器，其特征是：所述的谐振腔为半圆柱体，两个谐振腔大小相等、且两个谐振腔通过半圆柱体的矩形面连接在一起。
3.根据权利要求1或2所述的基于异向介质的分裂式谐振器，其特征是：所述的谐振腔内负磁导率介质的高度与空气的高度之比等于空气的折射系数与负磁导率介质得折射系数之比。
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