專利名稱：一種諧振腔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電磁通信領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種諧振腔。
背景技術(shù)：
在微波器件中，腔體濾波器是很重要的一種器件。腔體濾波器是由幾個(gè)形狀體積均相同的微波諧振腔相互耦合而組成的，每個(gè)諧振腔具有一個(gè)特定形狀的由導(dǎo)電壁(或?qū)Т疟?包圍的腔體。通常，一個(gè)諧振腔具有固定的諧振頻率，通過將具有不同諧振頻率的多個(gè)諧振腔連在一起組成一個(gè)濾波器，使其具有一定寬度的帶寬。這樣就使得濾波器要實(shí)現(xiàn)一定帶寬的帶通或帶阻，就需要具備多個(gè)諧振腔，造成體積大的缺陷。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種能實(shí)現(xiàn)帶阻濾波器功能的諧振腔。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種諧振腔，包括腔體和分別安裝在所述腔體兩側(cè)側(cè)壁上的輸入端、輸出端，所述腔體內(nèi)還放置有至少一個(gè)超材料片層， 每個(gè)超材料片層包括非金屬的基板和附著在基板上的人造微結(jié)構(gòu)，所述人造微結(jié)構(gòu)為由導(dǎo)電材料的絲線組成的具有幾何圖形的結(jié)構(gòu)，每個(gè)所述超材料片層的兩側(cè)邊緣上所附著的人造微結(jié)構(gòu)分別與輸入端和輸出端之間通過金屬短路連接。
在本發(fā)明所述的諧振腔中，所述人造微結(jié)構(gòu)有多個(gè)，多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)在所述基板表面上成矩形陣列排布。
在本發(fā)明所述的諧振腔中，所述超材料片層有多個(gè)，多個(gè)超材料片層沿垂直于其表面的方向?qū)盈B成一體。
在本發(fā)明所述的諧振腔中，所述金屬成片狀，兩側(cè)邊緣分別與人造微結(jié)構(gòu)和輸入端或輸出端接觸。
在本發(fā)明所述的諧振腔中，所述人造微結(jié)構(gòu)和輸入端、輸出端端部均由導(dǎo)電材料制成。
在本發(fā)明所述的諧振腔中，所述人造微結(jié)構(gòu)為各向同性結(jié)構(gòu)，其具有四個(gè)支路，任一支路繞一旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)90度后與相鄰支路重合。
在本發(fā)明所述的諧振腔中，所述支路為T字形或者其衍生形。
在本發(fā)明所述的諧振腔中，所述支路為蛇形或者螺旋形。
在本發(fā)明所述的諧振腔中，所述支路為T字形、蛇形和螺旋形中二者或三者的混合形狀。
在本發(fā)明所述的諧振腔中，所述人造微結(jié)構(gòu)為各向異性結(jié)構(gòu)。
實(shí)施本發(fā)明的諧振腔，能夠利用單個(gè)諧振腔即實(shí)現(xiàn)帶阻濾波器的功能。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中
圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的諧振腔的結(jié)構(gòu)示意圖2是圖1所示諧振腔倒放時(shí)的透視圖3是圖2所示諧振腔的局部A的放大圖4是圖2所示諧振腔透視的左視圖5是圖1至3所示諧振腔的仿真效果圖6是人造微結(jié)構(gòu)為工字形的衍生形時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖7是人造微結(jié)構(gòu)的四個(gè)支路為T字形的衍生形時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖8是人造微結(jié)構(gòu)的四個(gè)支路為蛇形時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖9是人造微結(jié)構(gòu)的四個(gè)支路為螺旋形時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖10是人造微結(jié)構(gòu)為各向異性的螺旋形時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖11是人造微結(jié)構(gòu)為另一各向異性的螺旋形時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明涉及一種諧振腔，如圖1所示，與常規(guī)諧振腔一樣，其包括腔體1、安裝在腔體I兩側(cè)側(cè)壁上的輸入端3和輸出端4，腔體I內(nèi)部為近似于立方體的空腔，其一端開口，開口面用腔蓋2密封。本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)在于，在腔體I內(nèi)設(shè)置有超材料片層5和連接超材料片層5與輸入端3、輸出端4的金屬片8，從而實(shí)現(xiàn)帶阻濾波器的效果。
如圖2、圖3、圖4所示，超材料片層5至少有一個(gè)，當(dāng)有多個(gè)時(shí)，則通過機(jī)械連接或者粘接等方式將多個(gè)超材料片層5沿垂直于片層表面的方向疊成一體。每個(gè)超材料片層5 包括基板6和附著在基板6上的至少一個(gè)人造微結(jié)構(gòu)7。其中，基板6通常由非金屬材料制成，如聚四氟乙烯、環(huán)氧樹脂、FR-4材料、陶瓷、鐵電材料、鐵磁材料、SiO2等。由于其厚度通常遠(yuǎn)小于其長(zhǎng)或?qū)?，因此呈片狀。人造微結(jié)構(gòu)7附著在片狀基板6表面上，當(dāng)人造微結(jié)構(gòu)7 有多個(gè)時(shí)，通常呈周期性排布在基板6上，例如環(huán)形陣列排布或者矩形陣列排布，優(yōu)選為矩形陣列排布，如圖2所示。人造微結(jié)構(gòu)7是由導(dǎo)電材料的絲線組成的具有幾何圖形的結(jié)構(gòu)， 其尺寸為將要響應(yīng)的電磁波波長(zhǎng)的五分之一以內(nèi)，優(yōu)選為不大于十分之一。這里的導(dǎo)電材料通常為金屬如銀、銅，也可以是其他可以導(dǎo)電的材料例如ITO(銦錫氧化物)、石墨、碳納米管等。
人造微結(jié)構(gòu)7的幾何圖形可以有多種形式，圖2所示的為兩個(gè)相同的“工”字形結(jié)構(gòu)正交且交點(diǎn)為二者中間連線的中點(diǎn)組成的結(jié)構(gòu)，其可以看做是由一個(gè)T字形以其豎線末端點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心分別旋轉(zhuǎn)90度、180度和270度從而得到四個(gè)相同的支路、由這四個(gè)支路構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。凡是具有這種結(jié)構(gòu)特性的人造微結(jié)構(gòu)7，均屬于各向同性人造微結(jié)構(gòu)7，即其具有四個(gè)支路，任一支路繞一旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)90度后與相鄰支路重合。
各向同性的人造微結(jié)構(gòu)7還有很多形式，如圖7、圖8、圖9所示。圖7所示的人造微結(jié)構(gòu)7的每個(gè)支路為T字形的衍生形，其在T字形的橫線兩端連接有其他結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例中為連接有一工字形結(jié)構(gòu)，當(dāng)然還可連接其他任意形狀如圓環(huán)、曲線、向旋轉(zhuǎn)中心延伸的折線等。圖8所示的人造微結(jié)構(gòu)7，其每個(gè)支路為蛇形，即為一線段往復(fù)彎折而成，顯然，支路也可以為蛇形的衍生形，即在蛇形支路的末端連接線段、曲線等。圖9示出的人造微結(jié)構(gòu)7， 各支路為螺旋形，即一點(diǎn)繞圈的同時(shí)還自里向外位移所形成的軌跡，本示例中為三角形螺旋，也可以為矩形螺旋或圓形螺旋，同樣，螺旋形的末端也可衍生連接有線段、曲線等。需要說明的是，每個(gè)支路也可以是T字形、蛇形和螺旋形中二者或三者的組合，當(dāng)然，實(shí)際上，每個(gè)支路可以為任意形狀，只要其由四個(gè)相同的支路構(gòu)成，且符合各向同性的特征即可。
不滿足各向同性特征的人造微結(jié)構(gòu)7即為各向異性人造微結(jié)構(gòu)7，在本發(fā)明中也是適用的。例如圖6所示的由一個(gè)大工字形和在大工字形的四個(gè)端點(diǎn)連接的四個(gè)小工字形所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，即為各向異性。圖10、圖11所示的為兩種螺旋形各向異性結(jié)構(gòu)，這樣的人造微結(jié)構(gòu)7也可用在本發(fā)明中。
需要說明的是，上述圖6至圖11的幾何圖形均是由絲線組成的，即每條線代表導(dǎo)電材料絲線，而絲線是具有一定線寬和厚度的，圖中沒有示出。
在腔體I內(nèi)放置超材料的同時(shí)，如圖2、圖3、圖4所示，每塊超材料片層5的兩側(cè)邊緣上均設(shè)置有金屬，本實(shí)施例中金屬成片狀，為金屬片8，金屬片8可以選用任意可導(dǎo)電的金屬材料制成，本發(fā)明中優(yōu)選其材料與人造微結(jié)構(gòu)7、輸入端3、輸出端4端部的金屬材料相同，例如均為銅。金屬片8用來將超材料片層5兩側(cè)邊緣上的人造微結(jié)構(gòu)7與輸入端3/ 輸出端4之間短路導(dǎo)通。為了節(jié)省材料，金屬片8的厚度可以與人造微結(jié)構(gòu)7的厚度相當(dāng)， 當(dāng)然為了增強(qiáng)穩(wěn)固性，金屬片8的厚度可以相對(duì)要大一些。
為了驗(yàn)證才用本發(fā)明的諧振腔的使用效果，對(duì)其進(jìn)行仿真，仿真參數(shù)包括諧振腔為銅質(zhì)，腔·體I的內(nèi)部尺寸為20mmX20mmX20mm,輸入端3、輸出端4伸入諧振腔內(nèi)部的端部為銅桿，長(zhǎng)度均為3. 5mm,直徑2mm ;超材料片層5共五塊，總厚度O. 49mm,長(zhǎng)、寬均為 IOmm,位于諧振腔內(nèi)部的正中間；基板6選用FR-4材料,厚度O. 4mm ;人造微結(jié)構(gòu)7其形狀為如圖2所示的四個(gè)T字形構(gòu)成的各項(xiàng)同性結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)、寬均為O. 8mm，銅線制成，線寬O.1mm, 人造微結(jié)構(gòu)7以行間距1mm、列間距Imm在基板6表面按IOX 10矩陣進(jìn)行陣列排布；金屬片8為銅片，寬1. 6mm,長(zhǎng)IOmm,從而與最邊緣的一排人造微結(jié)構(gòu)7接觸,厚O. 018mm。
對(duì)這樣的諧振腔進(jìn)行仿真，得到的仿真結(jié)果如圖5所示。由圖5可知，在諧振頻率為4. 9GHz時(shí)，Sll與S21曲線的走向是一種帶阻濾波器的趨勢(shì)，所以這種諧振腔可以作為帶阻濾波器使用。
上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種諧振腔，包括腔體和分別安裝在所述腔體兩側(cè)側(cè)壁上的輸入端、輸出端，其特征在于，所述腔體內(nèi)還放置有至少一個(gè)超材料片層，每個(gè)超材料片層包括非金屬的基板和附著在基板上的人造微結(jié)構(gòu)，所述人造微結(jié)構(gòu)為由導(dǎo)電材料的絲線組成的具有幾何圖形的結(jié)構(gòu)，每個(gè)所述超材料片層的兩側(cè)邊緣上所附著的人造微結(jié)構(gòu)分別與輸入端和輸出端之間通過金屬短路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧振腔，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)有多個(gè)，多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)在所述基板表面上成矩形陣列排布。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的諧振腔，其特征在于，所述超材料片層有多個(gè)，多個(gè)超材料片層沿垂直于其表面的方向?qū)盈B成一體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧振腔，其特征在于，所述金屬成片狀，兩側(cè)邊緣分別與人造微結(jié)構(gòu)和輸入端或輸出端接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧振腔，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)和輸入端、輸出端端部均由導(dǎo)電材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧振腔，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)為各向同性結(jié)構(gòu)，其具有四個(gè)支路，任一支路繞一旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)90度后與相鄰支路重合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的諧振腔，其特征在于，所述支路為T字形或者其衍生形。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的諧振腔，其特征在于，所述支路為蛇形或者螺旋形。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的諧振腔，其特征在于，所述支路為T字形、蛇形和螺旋形中二者或三者的混合形狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧振腔，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)為各向異性結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種諧振腔，包括腔體和分別安裝在所述腔體兩側(cè)側(cè)壁上的輸入端、輸出端，所述腔體內(nèi)還放置有至少一個(gè)超材料片層，每個(gè)超材料片層包括非金屬的基板和附著在基板上的人造微結(jié)構(gòu)，所述人造微結(jié)構(gòu)為由導(dǎo)電材料的絲線組成的具有幾何圖形的結(jié)構(gòu)，每個(gè)所述超材料片層的兩側(cè)邊緣上所附著的人造微結(jié)構(gòu)分別與輸入端和輸出端之間通過金屬短路連接。采用本發(fā)明，能利用單個(gè)諧振腔實(shí)現(xiàn)帶阻濾波器的功能。
文檔編號(hào)H01P7/06GK103000980SQ20111027532
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月16日
發(fā)明者劉若鵬, 欒琳, 劉京京, 蘇翠, 李平軍 申請(qǐng)人:深圳光啟高等理工研究院, 深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司