專利名稱：基于超材料的微波控制開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微波信號控制領(lǐng)域，尤其涉及一種基于超材料的微波控制開關(guān)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的微波控制開關(guān)是根據(jù)多普勒效應(yīng)進(jìn)行工作的由振蕩電路產(chǎn)生一個固定的高頻信號(一般為400-800MHZ)，經(jīng)天線輻射到周圍空間，當(dāng)天線附近一定距離內(nèi)有物體運動時，高頻信號就會被運動物體發(fā)射回來再被天線接收，便原振蕩電路的振蕩頻率和信號幅度產(chǎn)生變化，此變化信號經(jīng)積分、放大、比較等處理后形成控制信號，使控制執(zhí)行電路動作，達(dá)到自動控制的目的。該控制開關(guān)可用于對防盜報警器或照明燈的控制，但是其探測位置和精度都難以控制，容易發(fā)生漏報或誤報情況，且會對附近的無線電設(shè)備造成一定的干擾。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有微波控制開關(guān)對探測物的位置和探測精度難以控制的缺陷，提供一種基于超材料的微波控制開關(guān)，該開關(guān)能夠精確的探測探測物的位置，亦能排除附近其他無線電設(shè)備的干擾。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的如下技術(shù)方案基于超材料的微波控制開關(guān)，所述微波控制開關(guān)包括開關(guān)控制模塊、天線，所述天線接收外界的電磁波信息經(jīng)過所述開關(guān)控制模塊進(jìn)行處理以并反映電磁波信息，所述微波控制開關(guān)還包括一微波調(diào)制模塊，所述開關(guān)控制模塊、天線以及微波調(diào)制模塊依次相連。進(jìn)一步地，所述微波調(diào)制模塊由多個具有相同折射率的超材料片層組成。進(jìn)一步地,所述每一超材料片層均由多個超材料單元組成。進(jìn)一步地，所述超材料單元由人造微結(jié)構(gòu)以及供所述人造微結(jié)構(gòu)附著的單元基材組成。進(jìn)一步地，所述每一超材料片層內(nèi)的人造微結(jié)構(gòu)的尺寸在其超材料單元內(nèi)的分布規(guī)律為以每一超材料片層的中心為圓心，隨著半徑的逐漸增加，所在超材料單元內(nèi)的人造微結(jié)構(gòu)的尺寸逐漸減小，且相同半徑處的超材料單元內(nèi)的人造微結(jié)構(gòu)的尺寸相同。進(jìn)一步地，所述每一超材料片層內(nèi)的折射率分布規(guī)律為以每一超材料片層的中心為圓心，隨著半徑的逐漸增加，折射率逐漸減小，且相同半徑處具有相同的折射率值。進(jìn)一步地，所述人造微結(jié)構(gòu)為由至少一根對電磁波有響應(yīng)的金屬絲組成的平面結(jié)構(gòu)或立體結(jié)構(gòu)，所述金屬絲為銅絲或銀絲。進(jìn)一步地，所述金屬絲通過蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻的方法附著在單元基材上。進(jìn)一步地，所述人造微結(jié)構(gòu)為雪花狀結(jié)構(gòu)或雪花狀衍生狀。進(jìn)一步地，所述單元基材由陶瓷材料、環(huán)氧樹脂、聚四氟乙烯、FR-4復(fù)合材料或F4B復(fù)合材料制得。
本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果本發(fā)明一種基于超材料的微波控制開關(guān)，通過在天線前面設(shè)置一微波調(diào)制模塊，并采用超材料介質(zhì)來實現(xiàn)微波調(diào)制模塊內(nèi)部的折射率分布情況，使得所述微波調(diào)制模塊能夠?qū)﹄姶判盘栠M(jìn)行匯聚調(diào)制，從而達(dá)到微波能量更加集中，方向性更強，能夠精確的探測探測物的位置，且避免了附近無線電設(shè)備的干擾。


圖1是本發(fā)明基于超材料的微波控制開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明所述微波調(diào)制模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明所述超材料單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例及附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。圖1是本發(fā)明基于超材料的微波控制開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖，該微波控制開關(guān)包括開關(guān)控制模塊1、天線2以及微波調(diào)制模塊3，所述開關(guān)控制模塊1、天線2以及微波調(diào)制模塊3依次相連。開關(guān)控制模塊I通過天線2向監(jiān)控區(qū)域不斷發(fā)出信號，信號在微波調(diào)制模塊3中進(jìn)行集中匯聚，避免受到其他無線信號的影響，使得監(jiān)測更加準(zhǔn)確，當(dāng)外界有變化時，信號反射到微波調(diào)制模塊3中通過天線2進(jìn)入開關(guān)控制模塊I進(jìn)行信號處理，最后做出相應(yīng)的指示。上述微波調(diào)制模塊3具有對電磁波信號匯聚的功能，實現(xiàn)這種功能是依靠其采用了超材料介質(zhì)，所述微波調(diào)制模塊3由多個具有相同折射率的超材料片層31組成。即每一超材料片層31都具有對電磁波匯聚折射的功能。我們都知道，電磁波在介質(zhì)中傳播過程中，總是朝著折射率大的方向偏折，因此每一超材料片層31內(nèi)部的折射率分布規(guī)律為以每一超材料片層31的中心為圓心，隨著半徑的逐漸增加，折射率逐漸減小，并且相同半徑處的折射率相同。如圖2所示，所述每一超材料片層31均由多個超材料單元4構(gòu)成，所述超材料單元4包括金屬微結(jié)構(gòu)402以及供金屬微結(jié)構(gòu)402附著的單元基材401，如圖3所示，通過對人造微結(jié)構(gòu)402的拓?fù)鋱D案、幾何尺寸以及其在單元基材401上分布的設(shè)計，使每一超材料片層31的折射率分布規(guī)律滿足以每一超材料片層31的中心為圓心，隨著半徑的逐漸增加，折射率逐漸減小,并且相同半徑處的折射率相同。但應(yīng)知本發(fā)明的折射率變化并不以此為限。本發(fā)明設(shè)計目的為使電磁波經(jīng)過各超材料片層31時，電磁波偏折角度被逐漸改變。通過公式Sin0 =q*An，其中0為所需偏折電磁波的角度、A n為前后折射率變化差值，q為超材料功能層的厚度并通過計算機仿真即可確定所需參數(shù)值并達(dá)到本發(fā)明設(shè)計目的。為使超材料片層31上述的折射率的變化，經(jīng)過理論和實際證明，可對所述人造微結(jié)構(gòu)402的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、幾何尺寸以及其在單元基材401上分布的設(shè)計，單元基材401采用介電絕緣材料制成，可以為陶瓷 材料、高分子材料、鐵電材料、鐵氧材料、鐵磁材料等，高分子材料例如可以是、環(huán)氧樹脂或聚四氟乙烯。人造微結(jié)構(gòu)402為以一定的幾何形狀附著在單元基材401上能夠?qū)﹄姶挪ㄓ许憫?yīng)的金屬線，金屬線可以是剖面為圓柱狀或者扁平狀的銅線、銀線等，一般采用銅，因為銅絲相對比較便宜，當(dāng)然金屬線的剖面也可以為其他形狀，金屬線通過蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻等工藝附著在基板上，每一超材料單元4都具有一個人造微結(jié)構(gòu)，每一個超材料單元4都會對通過其中的電磁波產(chǎn)生響應(yīng)，從而影響電磁波在其中的傳輸，每個超材料單元的尺寸取決于需要響應(yīng)的電磁波，通常為所需響應(yīng)的電磁波波長的十分之一，否則空間中包含人造微結(jié)構(gòu)402的超材料單元4所組成的排列在空間中不能被視為連續(xù)。在單元基材401的選定的情況下，通過調(diào)整人造微結(jié)構(gòu)402的形狀、尺寸及其在單元基材401上的空間分布可以調(diào)整超材料上各處的等效介電常數(shù)及等效磁導(dǎo)率進(jìn)而改變超材料各處的等效折射率。當(dāng)人造微結(jié)構(gòu)402采用相同的幾何形狀時，某處人造微結(jié)構(gòu)的尺寸越大，則該處的等效介電常數(shù)越大，折射率也越大。本實施例采用的人造微結(jié)構(gòu)402的圖案為工字形的衍生圖案，人造微結(jié)構(gòu)402的圖案可以是二維、也可以是三維結(jié)構(gòu)，不限于該實施例中使用的“工”字形，可以為“工”字形的衍生結(jié)構(gòu)，可以是在三維空間中各條邊相互垂直的雪花狀及雪花狀的衍生結(jié)構(gòu)，也可以是其他的幾何形狀，其中不同的人造微結(jié)構(gòu)402可以是圖案相同，但是其設(shè)計尺寸不同；也可以是圖案和設(shè)計尺寸均不相同。 上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未違背本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.基于超材料的微波控制開關(guān)，所述微波控制開關(guān)包括開關(guān)控制模塊、天線，其特征在于，所述微波控制開關(guān)還包括一微波調(diào)制模塊，所述開關(guān)控制模塊、天線以及微波調(diào)制模塊依次相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超材料的微波控制開關(guān)，其特征在于，所述微波調(diào)制模塊由多個具有相同折射率的超材料片層組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于超材料的微波控制開關(guān)，其特征在于，所述每一超材料片層均由多個超材料單元組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于超材料的微波控制開關(guān)，其特征在于，所述超材料單元由人造微結(jié)構(gòu)以及供所述人造微結(jié)構(gòu)附著的單元基材組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于超材料的微波控制開關(guān)，其特征在于，所述每一超材料片層內(nèi)的人造微結(jié)構(gòu)的尺寸在其超材料單元內(nèi)的分布規(guī)律為以每一超材料片層的中心為圓心，隨著半徑的逐漸增加，所在超材料單元內(nèi)的人造微結(jié)構(gòu)的尺寸逐漸減小，且相同半徑處的超材料單元內(nèi)的人造微結(jié)構(gòu)的尺寸相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于超材料的微波控制開關(guān)，其特征在于，所述每一超材料片層內(nèi)的折射率分布規(guī)律為以每一超材料片層的中心為圓心，隨著半徑的逐漸增加，折射率逐漸減小，且相同半徑處具有相同的折射率值。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于超材料的微波控制開關(guān)，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)為由至少一根對電磁波有響應(yīng)的金屬絲組成的平面結(jié)構(gòu)或立體結(jié)構(gòu)，所述金屬絲為銅絲或銀絲。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于超材料的微波控制開關(guān)，其特征在于，所述金屬絲通過蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻的方法附著在單元基材上。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于超材料的微波控制開關(guān)，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)為雪花狀結(jié)構(gòu)或雪花狀衍生狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于超材料的微波控制開關(guān)，其特征在于，所述單元基材由陶瓷材料、環(huán)氧樹脂、聚四氟乙烯、FR-4復(fù)合材料或F4B復(fù)合材料制得。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于超材料的微波控制開關(guān)，該微波控制開關(guān)包括開關(guān)控制模塊、天線，所述天線接收外界的電磁波信息經(jīng)過所述開關(guān)控制模塊進(jìn)行處理以并反映電磁波信息，所述微波控制開關(guān)還包括一微波調(diào)制模塊，所述開關(guān)控制模塊、天線以及微波調(diào)制模塊依次相連。本發(fā)明一種基于超材料的微波控制開關(guān)，通過在天線前面設(shè)置一微波調(diào)制模塊，并采用超材料介質(zhì)來實現(xiàn)微波調(diào)制模塊內(nèi)部的折射率分布情況，使得所述微波調(diào)制模塊能夠?qū)﹄姶判盘栠M(jìn)行匯聚調(diào)制，從而達(dá)到微波能量更加集中，方向性更強，能夠精確的探測探測物的位置，且避免了附近無線電設(shè)備的干擾。
文檔編號H01Q15/00GK103036060SQ201110302299
公開日2013年4月10日 申請日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者劉若鵬, 季春霖, 岳玉濤, 洪運南 申請人: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