專利名稱：基于開口諧振環(huán)的自諧振結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自諧振結(jié)構(gòu)單元，尤其涉及一種基于新型開口諧振環(huán)的自諧 振結(jié)構(gòu)，可同時應(yīng)用于平面電路或空間結(jié)構(gòu)的濾波器及具有高靈敏度相位感應(yīng)的 反射器設(shè)計。
背景技術(shù)：
開口諧振環(huán)是設(shè)計人工負(fù)磁導(dǎo)率材料的基本結(jié)構(gòu)單元,它可等效為一電容電 感的并聯(lián)自諧振，其諧振頻率由結(jié)構(gòu)單元所等效的電容電感值決定。在開口諧振 環(huán)用于人工負(fù)磁導(dǎo)率材料的設(shè)計中，經(jīng)常要求其工作頻帶越寬越好，為此國內(nèi)外 許多學(xué)者陸續(xù)提出幾種新型的開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)，增加環(huán)結(jié)構(gòu)占單元格體積之比來 增加諧振帶寬。實際上，窄帶或是具有高有載品質(zhì)因數(shù)的開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)在微波 器件及天線系統(tǒng)中同樣有著廣泛的應(yīng)用。只是通常的開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)無法實現(xiàn)高 性能的窄帶帶通或帶阻濾波功能，也無法設(shè)計出具有高靈敏度頻率-相位響應(yīng)的 微波器件。發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題:本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種具有窄帶帶阻功能的基于開口諧振 環(huán)的自諧振結(jié)構(gòu)，該諧振單元可用于諧振器及高靈敏度相位響應(yīng)的反射器等設(shè) 計。技術(shù)方案本發(fā)明的基于開口諧振環(huán)的自諧振結(jié)構(gòu)包括開口環(huán)結(jié)構(gòu)和附加 電路結(jié)構(gòu)，附加電路結(jié)構(gòu)位于開口環(huán)結(jié)構(gòu)的開口中。所述的開口環(huán)結(jié)構(gòu)是懸空的 金屬條圍成的，或是印刷在介質(zhì)基板上的微帶結(jié)構(gòu)形成的開口長方環(huán)或是圓環(huán)。 在所述的附加電路結(jié)構(gòu)總體等效為電感電容的并聯(lián)，其實現(xiàn)方式是焊接的集總電 容電感，或是由金屬條或印刷在介質(zhì)板上的分布式微帶結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，或是半集總 半分布式電路。所述的開口環(huán)結(jié)構(gòu)和附加電路結(jié)構(gòu)集成在平面電路中實現(xiàn)帶阻濾 波器的功能，或單獨的放置在空間中實現(xiàn)空間帶阻濾波或是具有高靈敏度相位感應(yīng)的反射式天線的功能。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、 本發(fā)明具有窄帶的帶阻功能。單一的開口金屬帶環(huán)實現(xiàn)自諧振，其半功 率相對帶寬一般在10%左右，這對于實際微波電路的窄帶應(yīng)用來說，頻帶過寬 而無法直接應(yīng)用。在本發(fā)明中，附加的電路結(jié)構(gòu)改變了自諧振時的電容、電感 相對值之比，進(jìn)而大大降低了半功率相對帶寬。2、 本發(fā)明具有高靈敏度頻率-相位響應(yīng)特性。傳統(tǒng)的開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)因為帶 寬過寬，頻率-相位響應(yīng)較為平坦，無法應(yīng)用于高靈敏度的反射器或是感應(yīng)器上。 而本發(fā)明采用的附加電路結(jié)構(gòu)使得在諧振頻率上具有更加陡峭的相位變化率，此 相位變化率可以根據(jù)需要進(jìn)行很大范圍的調(diào)整。這就為設(shè)計高靈敏度的相位響應(yīng) 器件(如感應(yīng)器等)提供了可行方案。3、 本發(fā)明在滿足窄帶及高靈敏度頻率-相位響應(yīng)的特性上，還具有很好的阻 帶或是反射特性。在本發(fā)明中，附件電路保證了高靈敏度頻率-相位響應(yīng)的特性， 而原有的開口環(huán)結(jié)構(gòu)則更主要起到了耦合電路(或空間)中電磁波，實現(xiàn)信號的 反射。這就使本發(fā)明在應(yīng)用于反射式器件及天線時同時具有很好的阻帶特性及信 號感應(yīng)功能。4、本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，加工制作方便，而且具有很好的再設(shè)計和共型設(shè) 計特點。由于本發(fā)明所采用的附加電路及開口環(huán)結(jié)構(gòu)可以是懸置的金屬結(jié)構(gòu)，也 可以是純分布式或者加集中的微帶結(jié)構(gòu)，使得本發(fā)明設(shè)計靈活，可以根據(jù)實際需 要進(jìn)行任意的加工改裝設(shè)計。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的一種具體結(jié)構(gòu)的S參數(shù)仿真及實驗測試結(jié)果比較。 圖3是本發(fā)明的上述具體結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)的S參數(shù)仿真結(jié)果比 較。圖4是本發(fā)明兩種結(jié)構(gòu)的S參數(shù)的相位仿真結(jié)果比較。 以上的圖中有開口環(huán)結(jié)構(gòu)l、附加電路結(jié)構(gòu)2。
具體實施方式
本發(fā)明的基于開口諧振環(huán)的自諧振結(jié)構(gòu),包括開口金屬環(huán)以及附加的電路結(jié) 構(gòu)，附加電路結(jié)構(gòu)2位于開口環(huán)結(jié)構(gòu)1的開口中。開口金屬環(huán)可以是懸空的金屬條圍成的，也可以是印刷在介質(zhì)基板上的微帶結(jié)構(gòu)形成的開口長方環(huán)或是圓環(huán)； 在環(huán)的開口處附加一個電路結(jié)構(gòu)，該附加電路結(jié)構(gòu)可以是焊接的集總電容電感， 也可以是由金屬條或印刷在介質(zhì)板上的分布式微帶結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，更可以是半集總 半分布式電路。在此，提供一種具體的驗證結(jié)構(gòu)為開口環(huán)結(jié)構(gòu)1由印刷在單面銅層介質(zhì)基板 上的開口長方形環(huán)，在環(huán)的開口端印刷的附加電路結(jié)構(gòu)2為純分布式的交指電容 及直微帶線以實現(xiàn)等效并聯(lián)電感電容。圖2給出了上述具體結(jié)構(gòu)發(fā)明的S參數(shù)仿真及實驗測試結(jié)果比較，而圖3 和圖4給出了上述具體結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)的S參數(shù)仿真結(jié)果比較。從 上述結(jié)果我們可以看出，本發(fā)明的自諧振結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)具有更窄的 半功率相對帶寬，更陡峭的頻率-相位變化，而阻帶特性(最大反射率)基本保 持不變。
權(quán)利要求
1、一種基于開口諧振環(huán)的自諧振結(jié)構(gòu)，其特征在于該結(jié)構(gòu)包括開口環(huán)結(jié)構(gòu)(1)和附加電路結(jié)構(gòu)(2)，附加電路結(jié)構(gòu)(2)位于開口環(huán)結(jié)構(gòu)(1)的開口中。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于開口諧振環(huán)的自諧振結(jié)構(gòu)，其特征在于所述 的開口環(huán)結(jié)構(gòu)(1)是懸空的金屬條圍成的，或是印刷在介質(zhì)基板上的微帶結(jié)構(gòu) 形成的開口長方環(huán)或是圓環(huán)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于開口諧振環(huán)的自諧振結(jié)構(gòu)，其特征在于在所 述的附加電路結(jié)構(gòu)(2)總體等效為電感電容的并聯(lián)，其實現(xiàn)方式是焊接的集總 電容電感，或是由金屬條或印刷在介質(zhì)板上的分布式微帶結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，或是半集 總半分布式電路。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的基于開口諧振環(huán)的自諧振結(jié)構(gòu)，其特征 在于所述的開口環(huán)結(jié)構(gòu)(1)和附加電路結(jié)構(gòu)(2)集成在平面電路中實現(xiàn)帶阻濾 波器的功能，或單獨的放置在空間中實現(xiàn)空間帶阻濾波或是具有高靈敏度相位感 應(yīng)的反射式天線的功能。
全文摘要
基于開口諧振環(huán)的自諧振結(jié)構(gòu)，包括開口環(huán)結(jié)構(gòu)1和附加電路結(jié)構(gòu)2，附加電路結(jié)構(gòu)2位于開口環(huán)結(jié)構(gòu)1的開口中，開口環(huán)結(jié)構(gòu)1可以由懸空的金屬條圍成，也可以是印刷在介質(zhì)基板上的微帶結(jié)構(gòu)形成的開口長方環(huán)或是圓環(huán)。附加電路結(jié)構(gòu)2總體可等效為電感電容的并聯(lián)，其實現(xiàn)方式可以是焊接的集總電容電感，也可以是由金屬條或印刷在介質(zhì)板上的分布式微帶結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，還可以是半集總半分布式電路。本發(fā)明具有窄帶的帶阻功能，高靈敏度頻率-相位響應(yīng)，很好的阻帶或是反射特性，且結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，加工制作方便，具有很好的再設(shè)計和共型設(shè)計能力，可同時應(yīng)用于平面電路及空間結(jié)構(gòu)的濾波器(或要求有高靈敏度相位感應(yīng)的反射器)設(shè)計中。
文檔編號H03H9/24GK101262211SQ20071013393
公開日2008年9月10日 申請日期2007年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月16日
發(fā)明者崔鐵軍, 林先其 申請人:東南大學(xué)