專利名稱：一種諧振腔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電磁通信領(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)微波諧振腔組成的，每個(gè)諧振腔具有一個(gè)任意形狀的由導(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。為了對已知頻點(diǎn)的諧振腔進(jìn)行調(diào)節(jié)，通常會(huì)在腔頂設(shè)置一調(diào)諧螺桿，通過調(diào)節(jié)其伸入諧振腔內(nèi)的深度來調(diào)節(jié)諧振腔的頻點(diǎn)和損耗。但是單腔的諧振腔只能出現(xiàn)單一頻點(diǎn)， 通過調(diào)諧螺桿的調(diào)節(jié)對濾波器的帶通或帶阻的寬度的影響有限。如何使單腔也能實(shí)現(xiàn)寬帶效果，是減少諧振腔進(jìn)而明顯減小濾波器體積的根本解決方法。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述諧振腔只有單一頻點(diǎn)不能實(shí)現(xiàn)帶寬的缺陷，提供一種單腔就能實(shí)現(xiàn)帶寬效果的諧振腔。本實(shí)用新型解決其技術(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、分別裝在腔體兩側(cè)內(nèi)壁上的輸入端和輸出端，還包括設(shè)置在腔體內(nèi)的第一超材料板，所述第一超材料板將所述腔體隔成兩個(gè)連通的腔室，所述輸入端、輸出端分別位于兩個(gè)腔室內(nèi)。在本實(shí)用新型所述的諧振腔中，所述第一超材料板包括至少一個(gè)超材料片層，每個(gè)超材料片層包括非金屬材料制成的基板和附著在所述基板上的多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)，每個(gè)人造微結(jié)構(gòu)為導(dǎo)電材料的絲線組成的具有幾何圖形的平面或立體結(jié)構(gòu)。在本實(shí)用新型所述的諧振腔中，所述多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)在所述基板表面上呈周期性排布，每個(gè)人造微結(jié)構(gòu)均相同。在本實(shí)用新型所述的諧振腔中，所述兩個(gè)腔室內(nèi)分別各設(shè)置有一個(gè)第二超材料板，兩個(gè)第二超材料板分別與所述輸入端和輸出端接觸耦合連接。在本實(shí)用新型所述的諧振腔中，所述人造微結(jié)構(gòu)為工字形或者工字形的衍生形。在本實(shí)用新型所述的諧振腔中，所述人造微結(jié)構(gòu)為十字形或者十字形的衍生形。在本實(shí)用新型所述的諧振腔中，所述十字形的衍生形具有四個(gè)相同的支路，任一支路以一點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心依次旋轉(zhuǎn)90度、180度、270度后依次分別于其他三個(gè)支路重合。在本實(shí)用新型所述的諧振腔中，每個(gè)支路一端與其他三個(gè)支路共端點(diǎn)連接，另一端為自由端，兩端之間設(shè)置有至少一個(gè)彎折部。在本實(shí)用新型所述的諧振腔中，所述支路的自由端連接有一線段。在本實(shí)用新型所述的諧振腔中，所述人造微結(jié)構(gòu)為絲線繞成螺旋形的結(jié)構(gòu)。在本實(shí)用新型所述的諧振腔中，所述人造微結(jié)構(gòu)為四根螺旋形絲線組成的結(jié)構(gòu)。實(shí)施本實(shí)用新型的諧振腔，具有以下有益效果可以依靠單個(gè)諧振腔實(shí)現(xiàn)帶寬，在實(shí)現(xiàn)相同帶寬的情況下能有效減少濾波器中諧振腔的個(gè)數(shù)，從而有效減小濾波器的體積。
下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，附圖中圖1是本實(shí)用新型第一實(shí)施例的諧振腔的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型第二實(shí)施例的諧振腔的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖1、圖2中所示的第一或第二超材料塊的每個(gè)超材料片層的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是人造微結(jié)構(gòu)為工字形的衍生形的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是人造微結(jié)構(gòu)為十字形的衍生形的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是人造微結(jié)構(gòu)另一種十字形的衍生形的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是人造微結(jié)構(gòu)為第一種螺旋形結(jié)構(gòu)的示意圖；圖8是人造微結(jié)構(gòu)為第二種螺旋形結(jié)構(gòu)的示意圖；圖9是人造微結(jié)構(gòu)為第三種螺旋形結(jié)構(gòu)的示意圖；圖10是諧振腔未放入第一超材料板時(shí)的仿真圖；圖11是諧振腔中加入第一超材料板后的仿真圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型涉及一種諧振腔，其具有一定的帶寬而非單一頻點(diǎn)，因此能夠形成多個(gè)諧振腔才能形成的帶寬效果，有利于減少諧振腔從而減小濾波器的體積。如圖1所示，與現(xiàn)有技術(shù)相同，本實(shí)用新型的諧振腔包括腔體4、安裝在腔體4的頂部內(nèi)壁上的調(diào)諧螺桿6、裝在腔體4兩側(cè)內(nèi)壁上的輸入端50和輸出端5。與現(xiàn)有的諧振腔不同的是，本實(shí)用新型的腔體4內(nèi)至少設(shè)置有第一超材料板1，如圖1所示，第一超材料板1 放置在腔體4的底部內(nèi)壁上，由于第一超材料板1具有一定的面積，從而將腔體4內(nèi)部空間一分為二，即原本的一個(gè)腔體4被分成兩個(gè)腔室。由于第一超材料板1正對著調(diào)諧螺桿6 設(shè)置，且與調(diào)諧螺桿6之間隔有間距，因此并未完全將兩個(gè)腔室封閉地隔絕開，而是兩個(gè)腔室通過第一超材料板1和調(diào)諧螺桿6之間的間距連通，輸入端50和輸出端5分別位于兩個(gè)腔室內(nèi)，且二者的連線穿過第一超材料板1。此時(shí)，由于單腔被近似地劃分為“雙腔”，該諧振腔的傳輸特性會(huì)達(dá)到帶寬的效果。 在實(shí)現(xiàn)帶寬的同時(shí)，為了減小諧振腔的體積，還應(yīng)盡量降低諧振腔的諧振頻率，這一點(diǎn)可以利用第一超材料板的特性來實(shí)現(xiàn)。超材料(metamaterial)，又稱人工電磁材料，是一種對電磁波有特殊響應(yīng)的材料， 是由介質(zhì)基板和周期性排布在介質(zhì)基板表面上的人造微結(jié)構(gòu)形成的，人造微結(jié)構(gòu)通常為金屬等導(dǎo)電材料制成。通過對人造微結(jié)構(gòu)的幾何圖形、尺寸和排布進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以使超材料整體體現(xiàn)出特殊的、甚至自然界中很難達(dá)到的特性，例如較高的介電常數(shù)、負(fù)磁導(dǎo)率、負(fù)折射率等特性。本實(shí)用新型的第一超材料板即采用了這種技術(shù)，以使本實(shí)用新型的諧振腔具有諧振帶寬的效果。如圖1所示，第一超材料板包括至少一個(gè)超材料片層，圖中顯示為5個(gè)超材料片層。每個(gè)超材料片層如圖3所示，包括基板3和附著在基板3上的多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)2。其中，基板3通常由非金屬材料制成，例如FR-4、聚四氟乙烯、環(huán)氧樹脂、陶瓷、鐵電材料、鐵氧材料、鐵磁材料、SiO2等。人造微結(jié)構(gòu)2為導(dǎo)電材料的絲線組成的具有幾何圖形的平面或立體結(jié)構(gòu)，這里的導(dǎo)電材料通常為金屬例如銅、銀等，也可以是其他非金屬的導(dǎo)電材料例如 ΙΤ0、導(dǎo)電塑料等。這些絲線的線寬在Imm以內(nèi)，優(yōu)選為可加工的最小線寬例如0. Imm ；絲線的厚度很薄，通常為鍍層的厚度，本實(shí)用新型中通常小于0. 1mm，例如0. 018mm。人造微結(jié)構(gòu)2在基板3表面上通常為周期性排布例如矩形陣列排布，每個(gè)人造微結(jié)構(gòu)2均相同；也可以多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)2其形狀、大小互不相同，例如可以按照一定的遞增或遞減規(guī)律逐漸減小其尺寸或者旋轉(zhuǎn)其方位，這些特征都是可以根據(jù)不同的實(shí)際需求例如折射率分布的需求、磁導(dǎo)率分布需求等進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)的設(shè)計(jì)的。本實(shí)用新型中，為了降頻，優(yōu)選能夠?qū)崿F(xiàn)高介電常數(shù)的人造微結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)有很多種，下面將詳細(xì)說明。人造微結(jié)構(gòu)2可以為工字形，其包括成直線的第一金屬線和連接在第一金屬線兩端且被第一金屬線垂直平分的兩根第二金屬線；這樣的工字形人造微結(jié)構(gòu)2還可以進(jìn)一步衍生，得到工字形的衍生形，如圖4所示，其除了第一金屬線201、第二金屬線202外，還包括分別連接在每根第二金屬線202兩端且被第二金屬線202垂直平分的第三金屬線203、分別連接在每根第三金屬線203兩端且被第三金屬線203垂直平分的第四金屬線204，依此類推，繼續(xù)衍生。同樣，本實(shí)用新型的人造微結(jié)構(gòu)2還可以是十字形的衍生形，其包括兩根垂直且互相平分構(gòu)成十字形的第一金屬線201，還包括分別連接在每根第一金屬線201兩端且被第一金屬線201垂直平分的第二金屬線202，構(gòu)成的衍生形如圖3所示；進(jìn)一步地，如圖5所示，當(dāng)人造微結(jié)構(gòu)除第一、第二金屬線外，還可包括分別連接在每根第二金屬線202兩端且被第二金屬線202垂直平分的第三金屬線203，以及分別連接在每根第三金屬線203兩端且被每根第三金屬線203垂直平分的第四金屬線204。還可以依此類推，得到其他衍生結(jié)構(gòu)。在其他十字形的衍生形的實(shí)施例中，如圖6所示，人造微結(jié)構(gòu)2包括四個(gè)相同的支路210，且四個(gè)支路210共一端點(diǎn)，任一支路210以所述端點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心依次旋轉(zhuǎn)90度、180 度、270度后依次分別于其他三個(gè)支路210重合。每個(gè)支路210 —端與其他三個(gè)支路210共端點(diǎn)連接，另一端為自由端，兩端之間設(shè)置有至少一個(gè)彎折部。這里的彎折部可以為直角彎折，如圖6所示，也可以是尖角彎折或圓角彎折。自由端的外部還可連接有直線段或者其他曲線。這樣的人造微結(jié)構(gòu)2為各向同性結(jié)構(gòu)，其在所在的平面的各個(gè)方向上對電磁波的響應(yīng)特征均相同，上述如圖3、圖5的十字形的衍生形人造微結(jié)構(gòu)也具有這樣的特性。當(dāng)人造微結(jié)構(gòu)2為螺旋形時(shí)，也能達(dá)到高介電常數(shù)的特性，其結(jié)構(gòu)如圖7、圖8和圖9所示。圖7是一根絲線的兩端分別順時(shí)針、逆時(shí)針螺旋，圖8是一根絲線對折后同步螺旋，圖9是四根相同的螺旋線共一外端點(diǎn)而連成的結(jié)構(gòu)。這樣的螺旋結(jié)構(gòu)都能使第一超材料塊具有較高的介電常數(shù)，從而起到降低頻點(diǎn)的作用。為了進(jìn)一步增加諧振腔的降頻特性，如圖2所示，在另一實(shí)施例中，本實(shí)用新型的諧振腔除了如圖1所示的所有部件和結(jié)構(gòu)以外，還在輸入端50和輸出端5末端分別接觸有一第二超材料板7，兩個(gè)第二超材料板7分別位于上述兩個(gè)腔室內(nèi)，且不與第一超材料板1 接觸。此時(shí)，調(diào)節(jié)調(diào)諧螺桿6，會(huì)改變諧振腔內(nèi)的耦合形式，從而使得頻率和差損變得可調(diào)。第二超材料板7與第一超材料板1 一樣，也是有至少一個(gè)超材料片層構(gòu)成，其可采用與上述第一超材料板1完全相同的基板3和人造微結(jié)構(gòu)2，也可以不同，但尺寸應(yīng)小于第一超材料板1。通過仿真發(fā)現(xiàn)，采用圖1所示的諧振腔，當(dāng)其不放置第一超材料板1時(shí)，其S參數(shù)仿真圖如圖10所示，由圖可知其只有一個(gè)諧振頻率且約為9. 8GHz ；當(dāng)其放入第一超材料板 1且第一超材料板1包括五片如圖3所示的超材料片層時(shí)，得到的S參數(shù)仿真圖如圖11所示，由圖可知，增加了超材料以后，上述諧振腔從6. 275GHz到6. 324GHz之間形成通帶，帶寬約50MHz，顯然諧振頻率也相較于之前的9. 8GHz有了明顯降低。因此，采用本實(shí)用新型的加入了第一超材料板的諧振腔，可以形成至少兩個(gè)諧振腔組合才能形成的帶寬，同時(shí)諧振頻率也能得到降低。上面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本實(shí)用新型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)人員在本實(shí)用新型的啟示下，在不脫離本實(shí)用新型宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種諧振腔，包括腔體、分別裝在腔體兩側(cè)內(nèi)壁上的輸入端和輸出端，其特征在于， 還包括設(shè)置在腔體內(nèi)的第一超材料板，所述第一超材料板將所述腔體隔成兩個(gè)連通的腔室，所述輸入端、輸出端分別位于兩個(gè)腔室內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧振腔，其特征在于，所述第一超材料板包括至少一個(gè)超材料片層，每個(gè)超材料片層包括非金屬材料制成的基板和附著在所述基板上的多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)，每個(gè)人造微結(jié)構(gòu)為導(dǎo)電材料的絲線組成的具有幾何圖形的平面或立體結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的諧振腔，其特征在于，所述多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)在所述基板表面上呈周期性排布，每個(gè)人造微結(jié)構(gòu)均相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧振腔，其特征在于，所述兩個(gè)腔室內(nèi)分別各設(shè)置有一個(gè)第二超材料板，兩個(gè)第二超材料板分別與所述輸入端和輸出端接觸耦合連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的諧振腔，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)為工字形或者工字形的衍生形。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的諧振腔，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)為十字形或者十字形的衍生形。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的諧振腔，其特征在于，所述十字形的衍生形具有四個(gè)相同的支路，任一支路以一點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心依次旋轉(zhuǎn)90度、180度、270度后依次分別于其他三個(gè)支路重合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的諧振腔，其特征在于，每個(gè)支路一端與其他三個(gè)支路共端點(diǎn)連接，另一端為自由端，兩端之間設(shè)置有至少一個(gè)彎折部。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的諧振腔，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)為絲線繞成螺旋形的結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的諧振腔，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)為四根螺旋形絲線組成的結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種諧振腔，包括腔體、分別裝在腔體兩側(cè)內(nèi)壁上的輸入端和輸出端，還包括設(shè)置在腔體內(nèi)的第一超材料板，所述第一超材料板將所述腔體隔成兩個(gè)連通的腔室，所述輸入端、輸出端分別位于兩個(gè)腔室內(nèi)。采用本實(shí)用新型，可以依靠單個(gè)諧振腔實(shí)現(xiàn)帶寬，在實(shí)現(xiàn)相同帶寬的情況下能有效減少濾波器中諧振腔的個(gè)數(shù)，從而有效減小濾波器的體積。
文檔編號H01P7/06GK202217776SQ20112029587
公開日2012年5月9日 申請日期2011年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月16日
發(fā)明者劉京京, 劉堯, 劉若鵬, 欒琳, 蘇翠, 鐘果 申請人:深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司, 深圳光啟高等理工研究院