CN202275913U - 一种谐振腔 - Google Patents
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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两个人造微结构，所述人造微结构中至少有两个人造微结构通过导线相连。根据本实用新型的技术方案，通过在谐振腔中放置超材料，并且将基板上至少两个人造微结构相连，可以降低谐振腔的谐振频率，提高谐振腔的品质因数Q，因此有利于实现谐振腔的小型化和改善谐振腔的性能。
Description
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。表征其性能的S参数中，S11为输入反射参数即输入回波损耗，该值越小越好；S21为正向传输参数，也就是增益，该值越接近0dB越好。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两个人造微结构，所述人造微结构中至少有两个人造微结构通过导线相连。
在本实用新型的优选实施方式中，所述人造微结构是由金属丝构成的具有一定几何形状的平面或者立体结构。
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，所述人造微结构为工字形。
在本实用新型的优选实施方式中，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。
实施本实用新型的技术方案，具有以下有益效果：通过在谐振腔中放置超材料，并且将基板上至少两个人造微结构相连，可以降低谐振腔的谐振频率，提高谐振腔的品质因数Q，有利于实现谐振腔的小型化和改善谐振腔的性能。
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是实施例中的谐振腔的结构示意图；
图2是图1中一个材料片层上金属微结构的排布示意图；
图3是材料片层上的金属微结构都互不相连时的排布示意图；
图4至图12是人造微结构的可能结构示意图。
具体实施方式
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。超材料3包括6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；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；每两个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。
如图2所示，每个材料片层上排布有两行三列共6个人造微结构，每个材料片层中每行相邻的两个微结构通过金属线aa’、bb’、cc’、dd’相连，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、SiO2或者FR-4制成。支座2采用泡沫制成的长方体形结构，支座2也可以为其他结构，只要可以固定超材料3即可，支座也可以由其他的微波透波材料制成，微波透波材料是指对波长在1～1000mm、频率在0.3～300GHz范围的电磁波的透过率大于70％的材料，可以为无机材料、高分子材料、无机/高分子复合材料或者金刚石材料等。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包括共交点的四个支路，每个支路包括4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。
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9毫米×6毫米×6.108毫米，通过仿真可知该谐振腔的谐振频率为1.84GHz，品质因数Q＝1319。
如图3所示，当每个材料片层上的人造微结构彼此独立不相连时，通过仿真可知谐振腔对应的谐振频率为1.98GHz，品质因数Q＝31。
由上述仿真结果可知，通过将材料片层上的人造微结构相连，可以降低谐振腔的谐振频率，有利于谐振腔的小型化；同时品质因数Q值得到了大幅提高，Q值越高意味着谐振腔的损耗越小，所以该结构的谐振腔的性能得到了明显的改善。
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，比如人造微结构还可以为图4至图14所示，人造微结构的四个支路可以相交也可以不相交，当然也可以是其他几何形状的结构；每个材料片层中的基板可以为实施例中所述的单基板也可以是双基板，当基板为双基板时人造微结构夹在两个基板中间；通过导线相连的人造微结构，其中导线可以是实施例中所述的另外添加的导线也可以是人造微结构本身的一部分彼此相连，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两个人造微结构，所述人造微结构中至少有两个人造微结构通过导线相连。
2.根据权利要求1所述的谐振腔，其特征在于，所述人造微结构是由金属丝构成的具有一定几何形状的平面或者立体结构。
3.根据权利要求2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至3任一所述的谐振腔，其特征在于，所述人造微结构为工字形。
5.根据权利要求1至3任一所述的谐振腔，其特征在于，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。
6.根据权利要求5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。
7.根据权利要求6所述的谐振腔，其特征在于，所述支路包括至少一个弯折部。
8.根据权利要求7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。
9.根据权利要求7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。
10.根据权利要求7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。
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| CN109585984A (zh) * | 2018-10-26 | 2019-04-05 | 中山大学 | 一种无rlc周期性结构的宽带带阻滤波器 |
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2011
- 2011-07-29 CN CN2011202744376U patent/CN202275913U/zh not_active Expired - Lifetime
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