CN202150533U - 一种谐振腔 - Google Patents

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刘若鹏
栾琳
刘京京
钟果
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Abstract

本实用新型涉及一种谐振腔，包括腔体，和设置在腔体内的谐振子，所述谐振子为超材料，该超材料包括至少一个材料片层，每个材料片层包括基板和附着在所述基板上的至少一个人造微结构，所述人造微结构包括四个支路，任一所述支路以一点为旋转中心依次顺时针旋转90度、180度和270度后分别与其他三个支路重合。根据本实用新型的技术方案，通过在谐振腔内设置超材料可以降低谐振腔的频率，有利于实现谐振腔的小型化。

Description

一种谐振腔
技术领域
本实用新型涉及无线通信领域，更具体地说，涉及一种谐振腔。
背景技术
谐振腔是在微波频率下工作的谐振元件，它包括一个任意形状的由导电壁(或导磁壁)包围的腔体，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。微波谐振腔的谐振频率取决于该腔的容积，一般来说，谐振腔容积越大谐振频率越低，谐振腔容积减小谐振频率越高，因此如何实现在不增大谐振腔尺寸的情况下降低谐振腔的谐振频率对于谐振腔的小型化具有重要的意义。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是，提供一种在不增大谐振腔尺寸的情况下可以降低谐振频率的谐振腔。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种谐振腔，包括腔体，和设置在腔体内的谐振子，所述谐振子为超材料，该超材料包括至少一个材料片层，每个材料片层包括基板和附着在所述基板上的至少一个人造微结构，所述人造微结构包括四个支路，任一所述支路以一点为旋转中心依次顺时针旋转90度、180度和270度后分别与其他三个支路重合。
在本实用新型的优选实施方式中，所述四个支路共交点，所述四个支路以该交点为旋转中心依次顺时针旋转90度、180度和270度后分别与其他三个支路重合。
在本实用新型的优选实施方式中，所述腔体内设置有支座，所述超材料固定在所述支座上。
在本实用新型的优选实施方式中，所述支路包括至少一个弯折部。
在本实用新型的优选实施方式中，所述人造微结构的弯折部为直角。
在本实用新型的优选实施方式中，所述人造微结构的弯折部为圆角。
在本实用新型的优选实施方式中，所述人造微结构的弯折部为尖角。
在本实用新型的优选实施方式中，所述人造微结构的任一所述支路中远离旋转中心的一端连接有一线段。
在本实用新型的优选实施方式中，所述人造微结构的任一所述支路中连接所述线段的一端与所述线段的中点相连。
在本实用新型的优选实施方式中，所述人造微结构为两个相互正交的工字形结构，交点为所述工字形结构的中点。
实施本实用新型的技术方案，具有以下有益效果：根据本实用新型的技术方案，通过在谐振腔内设置超材料可以降低谐振腔的频率，提高谐振腔的品质因数Q，有利于改善谐振腔的性能和实现谐振腔的小型化。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是实施例一中的谐振腔的结构示意图；
图2是实施例二中的谐振腔的结构示意图；
图3至图7是人造微结构的可能结构示意图。
具体实施方式
实施例一
本实施例提供一种谐振腔，如图1所示，包括腔体1、支座2和固定在支座2上的超材料3，该超材料包括两个材料片层，每个材料片层包括基板和附着在基板上的人造微结构4。人造微结构可以通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻等方式附着于基板上；相邻材料片层之间通过一定的封装工艺例如焊接、铆接、粘接等方式制成为一个整体或者通过填充可连接二者的物质例如液态基板原料，其在固化后将相邻的两个材料片层粘合，从而使多个材料片层构成一个整体。基板采用陶瓷材料，陶瓷材料的厚度采用1毫米，当然也可以选择聚四氟乙烯、铁电材料、铁氧材料、铁磁材料或者FR-4制成。支座2是采用透波材料材料比如泡沫制成的长方体形结构，所述透波材料是指能透过电磁波且几乎不改变电磁波的性质(包括能量)的材料；支座2也可以为其他结构，只要可以固定超材料3即可。人造微结构是由金属丝构成的具有一定几何形状的结构，这里金属丝使用铜线，选择铜线的横截面为长方形，横截面的尺寸为0.1毫米×0.018毫米，其中铜线的线宽为0.1毫米，铜线的厚度为0.018毫米，当然金属线也可以使用银线等其他金属线，金属线的横截面也可以为圆柱状、扁平状或者其他形状，其规格也可以为其他的尺寸。在本实施例中人造微结构的结构为相互正交的两个工字形结构，交点为工字形结构的中点。
图1所示的腔体1为20毫米×20毫米×20毫米的立方体，超材料的尺寸为10毫米×10毫米×2.036毫米，通过仿真可知该谐振腔的谐振频率为3.898GHz。当在腔体1中放置于与超材料相同尺寸大小的金属铜时，谐振腔的谐振频率为7.621GHz，由仿真结果可知放置超材料后谐振腔的谐振频率降低比较显著，因此通过在在腔体中放置超材料有利于谐振腔的小型化。
实施例二
如图2所示，与实施例一的区别是人造微结构的形状不同，人造微结构包括共交点的四个支路，每个支路包括多个弯折部，每个弯折部弯折为直角，任一支路以交点为旋转中心依顺时针方向旋转90度、180度和270度后分别与其他三个支路重合，每个支路中远离旋转中心的一端分别连接有一个线段且与线段的中点相连。通过仿真，谐振腔的谐振频率为3.389GHz，对比实施例一可知，由于增加了弯折部即增加了金属线的长度进一步降低了谐振腔的谐振频率。因此改善人造微结构的形状(比如增加弯折部)有利于谐振腔的小型化。
上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型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实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多变形，比如人造微结构的四个支路可以不相交，另外人造微结构可以如图3至图7所示，弯折部可以为圆角或者尖角，自由端可以连接线段也可以不连接线段；为了简化起见，图3至图7中的结构都用细线来画出，实际上，上述结构都具有一定的宽度；一个基板上不限于只附着一个人造微结构，可以附着多个人造微结构。这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (10)

1.一种谐振腔，包括腔体，和设置在腔体内的谐振子，其特征在于，所述谐振子为超材料，该超材料包括至少一个材料片层，每个材料片层包括基板和附着在所述基板上的至少一个人造微结构，所述人造微结构包括四个支路，任一所述支路以一点为旋转中心依次顺时针旋转90度、180度和270度后分别与其他三个支路重合。
2.根据权利要求1所述的谐振腔，其特征在于，所述四个支路共交点，所述四个支路以该交点为旋转中心依次顺时针旋转90度、180度和270度后分别与其他三个支路重合。
3.根据权利要求1所述的谐振腔，其特征在于，所述腔体内设置有支座，所述超材料固定在所述支座上。
4.根据权利要求1所述的谐振腔，其特征在于，所述支路包括至少一个弯折部。
5.根据权利要求4所述的谐振腔，其特征在于，所述人造微结构的弯折部为直角。
6.根据权利要求4所述的谐振腔，其特征在于，所述人造微结构的弯折部为圆角。
7.根据权利要求4所述的谐振腔，其特征在于，所述人造微结构的弯折部为尖角。
8.根据权利要求1至7任一所述的谐振腔，其特征在于，所述人造微结构的任一所述支路中远离旋转中心的一端连接有一线段。
9.根据权利要求8所述的谐振腔，其特征在于，所述人造微结构的任一所述支路中连接所述线段的一端与所述线段的中点相连。
10.根据权利要求1所述的谐振腔，其特征在于，所述人造微结构为两个相互正交的工字形结构，交点为所述工字形结构的中点。
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