專利名稱：一種具有寬頻高折射率和低色散特性的人工電磁材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ー種人工電磁材料，更具體地說，涉及ー種具有寬頻高折射率和低色散特性的人工電磁材料。
背景技術：
人工電磁材料，俗稱超材料，是ー種能夠?qū)﹄姶挪óa(chǎn)生響應的新型人工合成材料，由基板和附著在基板上的人造微結(jié)構(gòu)組成。由于人造微結(jié)構(gòu)通常是由導電材料排布成的具有一定幾何圖案的結(jié)構(gòu)，因此能夠?qū)﹄姶挪óa(chǎn)生響應，從而使超材料整體體現(xiàn)出不同于基板的電磁特性，例如介電常數(shù)e和磁導率ii不同，根據(jù)折射率公式n = #可知，折射率n也不同?，F(xiàn)有的人工電磁材料，其人造微結(jié)構(gòu)通常采用圖3中所示的ELC結(jié)構(gòu)，包括兩個開ロ相對的開ロ環(huán)和連接兩個開ロ環(huán)的連接線，其折射率特性如圖4所示，由折射率特性曲線圖可知:在5GHz IOGHz之間折射率數(shù)值較小，且變化比較劇烈即色散特性比較高。所以很難滿足ー些特殊場合對寬頻高折射率和低色散特性的需求，比如半導體制造以及天線制造等領域。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題在干，針對現(xiàn)有技術的缺陷，提供ー種具有寬頻高折射率和低色散特性的人工電磁材料。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:ー種具有寬頻高折射率和低色散特性的人工電磁材料，包括至少ー個人工電磁材料片層，每個人工電磁材料片層包括兩塊相對的基板和附著在所述兩塊 基板之間的至少ー個風車形人造微結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述風車形人造微結(jié)構(gòu)包括共交點的四個支路，任一所述支路的一端與所述交點相連，另一端為自由端，任一所述支路以所述交點為圓心依次順時針旋轉(zhuǎn)90度、180度和270度后分別與其他三個支路重合，任一所述支路上沿順時針或者逆時針方向設置有一端與所述支路相連另一端為自由端的至少ー個線段。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，相鄰基板之間通過組裝或者在相鄰基板之間填充可連接~■者的物質(zhì)將兩者粘合固定在一起。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，相鄰基板之間填充液態(tài)基板原料，其在固化后將相鄰基板粘合固定在一起。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述人造微結(jié)構(gòu)通過蝕刻、電鍍、鉆刻或者光刻附著于所述基板上。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述人造微結(jié)構(gòu)通過電子刻或者離子刻附著于所述基板上。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述基板由FR-4、陶瓷或者聚四氟こ烯制成。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述基板由鐵電材料、鐵氧材料或者鐵磁材料制成。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述人造微結(jié)構(gòu)由導電材料制成。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述人造微結(jié)構(gòu)由銀、銅、IT0、石墨或者碳納米管制成。實施本發(fā)明的人工電磁材料，具有以下有益效果:這種結(jié)構(gòu)的人工電磁材料在較寬的頻帶范圍內(nèi)具有較高的折射率且折射率變化比較平穩(wěn)，即具有較好的寬頻和低色散特性，可以滿足特殊場合的需求，比如半導體制造以及天線制造等領域，具有廣闊的應用前
旦
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下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進ー步說明，附圖中:圖1是本發(fā)明所述的人工電磁材料的一個片層的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是由圖1所示的人工電磁材料片層堆疊形成的人工電磁材料的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是現(xiàn)有技術中人造微結(jié)構(gòu)為ELC結(jié)構(gòu)的每個人工電磁材料片層的拆分結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3所示的人工電磁材料的折射率特性曲線示意圖；圖5是實施例所示的ー個人工電磁材料片層的拆分結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖5中一個風車形人造微結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是實施例所示的人工電磁材料的折射率特性曲線示意圖；圖8和圖9是人造微結(jié)構(gòu)的可能結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式本實施例提供了ー種具有寬頻高折射率和低色散特性的人工電磁材料，包括ー個人工電磁材料片層1，如圖1所示，當然人工電磁材料也可以包括多于I個的人工電磁材料片層1，當人エ電磁材料片層I有多個時，各個人工電磁材料片層I沿垂直于片層表面的方向疊加，并通過機械連接、焊接或粘合的方式組裝成一體，如圖2所示。如圖5所示，人工電磁材料片層I包括兩個基板和位于兩塊基板之間的風車形人造微結(jié)構(gòu)，該風車形人造微結(jié)構(gòu)如圖6所示，包括共交點的四個支路，任一所述支路的一端與所述交點相連，另一端為自由端，任一所述支路以所述交點為圓心依次順時針旋轉(zhuǎn)90度、180度和270度后分別與其他三個支路重合，任一所述支路上沿順時針方向設置有一端與所述支路相連另一端為自由端的兩個相平行的線段，其中兩塊基板之間附著有2X3個人工電磁材料単元，每個單元的大小為2.5mmX 2.5mm、基板為FR-4，基板厚度為0.2mm、人造微結(jié)構(gòu)采用線寬為0.4mm的銅線、線間距為0.1mm。通過仿真實驗該人工電磁材料對應的折射率特性如圖7所示，由圖7可知在非常寬的一段頻率上(0至15GHz)折射率非常平穩(wěn)且大于6.3GHz。人造微結(jié)構(gòu)通過蝕刻的方式附著在基板上，當然人造微結(jié)構(gòu)也可以采用電鍍、鉆亥IJ、光刻、電子刻或者離子刻等方式附著在基板上?；宀捎肍R-4材料，當然也可以采用其他材料制成，比如陶瓷、聚四氟こ烯、鐵電材料、鐵氧材料或者鐵磁材料制成。人造微結(jié)構(gòu)采用銅線制成，當然也可以采用銀線、IT0、石墨或者碳納米管等導電材料制成。與現(xiàn)有技術中ELC結(jié)構(gòu)的人工電磁材料的折射率相比可知，本發(fā)明提供的人工電磁材料具有更好的折射率特性，可以滿足特殊場合的需求，比如半導體制造以及天線制造等領域，具有廣闊的應用前景。上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗g和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多變形，比如，人造微結(jié)構(gòu)可以為圖8和圖9所示，各支路組合呈逆時針方向旋轉(zhuǎn)的風車型，各支路可以連接兩條或者兩條以上的線段；這些均屬于本發(fā)明的保護之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有寬頻高折射率和低色散特性的人工電磁材料，其特征在于，包括至少ー個人工電磁材料片層，每個人工電磁材料片層包括兩塊相対的基板和附著在所述兩塊基板之間的至少ー個風車形人造微結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工電磁材料，其特征在于，所述風車形人造微結(jié)構(gòu)包括共交點的四個支路，任一所述支路的一端與所述交點相連，另一端為自由端，任一所述支路以所述交點為圓心依次順時針旋轉(zhuǎn)90度、180度和270度后分別與其他三個支路重合，任一所述支路上沿順時針或者逆時針方向設置有一端與所述支路相連另一端為自由端的至少ー個線段。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的人工電磁材料，其特征在于，相鄰基板之間通過組裝或者在相鄰基板之間填充可連接二者的物質(zhì)將兩者粘合固定在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的人工電磁材料，其特征在于，相鄰基板之間填充液態(tài)基板原料，其在固化后將相鄰基板粘合固定在一起。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工電磁材料，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)通過蝕刻、電鍍、鉆刻或者光刻附著于所述基板上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工電磁材料，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)通過電子刻或者離子刻附著于所述基板上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一所述的人工電磁材料，其特征在于，所述基板由FR-4、陶瓷或者聚四氟こ烯制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一所述的人工電磁材料，其特征在于，所述基板由鐵電材料、鐵氧材料或者鐵磁材料制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一所述的人工電磁材料，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)由導電材料制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的人工電磁材料，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)由銀、銅、ITO、石墨或者碳納米管制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有寬頻高折射率和低色散特性的人工電磁材料，包括至少一個人工電磁材料片層，每個人工電磁材料片層包括兩塊相對的基板和附著在所述兩塊基板之間的至少一個風車形人造微結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的人工電磁材料在較寬的頻帶范圍內(nèi)具有較高的折射率且折射率變化比較平穩(wěn)，可以滿足特殊場合的需求，比如半導體制造以及天線制造等領域，具有廣闊的應用前景。
文檔編號H01Q15/00GK103094696SQ201110336539
公開日2013年5月8日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者劉若鵬, 欒琳, 寇超鋒, 余銓強 申請人:深圳光啟高等理工研究院, 深圳光啟創(chuàng)新技術有限公司