透波超材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及透波超材料。
【背景技術(shù)】
[0002]超材料是指具備一些天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的人工復(fù)合結(jié)構(gòu)或復(fù)合材料。利用超材料能任意設(shè)計(jì)材料的電磁參數(shù)，使得超材料具備諸如超高介電常數(shù)、負(fù)磁導(dǎo)率、吸收電磁波、偏折電磁波等電磁效應(yīng)。超材料通過在材料的關(guān)鍵物理尺度上的結(jié)構(gòu)有序設(shè)計(jì)，可以突破某些表觀自然規(guī)律的限制，例如負(fù)折射，從而獲得超出自然界固有的普通性質(zhì)的超常材料功能。
[0003]現(xiàn)有的超材料功能比較單一，應(yīng)用范圍較窄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提出一種在7-18GHZ內(nèi)均具有良好透波性能的透波超材料。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，提出一種透波超材料，其包括基材以及排布于基材表面多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)，每一人造微結(jié)構(gòu)包括至少2個(gè)開口諧振環(huán)；每一人造微結(jié)構(gòu)中至少一個(gè)開口諧振環(huán)的開口方向與其他開口諧振環(huán)的開口方向不一致。
[0006]進(jìn)一步地，每一人造微結(jié)構(gòu)的多個(gè)開口諧振環(huán)不同心且不相交，每一開口諧振環(huán)的開口方向與與其相鄰的開口諧振的開口方向的角度差為90°。
[0007]進(jìn)一步地，每一人造微結(jié)構(gòu)的多個(gè)開口諧振環(huán)同心設(shè)置。
[0008]進(jìn)一步地，每一開口諧振環(huán)的開口方向與與其相鄰的開口諧振的開口方向的角度差為90°。
[0009]進(jìn)一步地,所述基材材料為陶瓷材料。
[0010]進(jìn)一步地，所述基材材料為高分子材料。
[0011 ] 進(jìn)一步地，所述高分子材料為PS材料、FR-4材料或F4B材料。
[0012]進(jìn)一步地，所述人造微結(jié)構(gòu)通過蝕刻排布于基材表面。
[0013]進(jìn)一步地，所述人造微結(jié)構(gòu)通過鉆刻排布于基材表面。
[0014]進(jìn)一步地，所述人造微結(jié)構(gòu)通過離子刻排布于基材表面。
[0015]本發(fā)明通過具體設(shè)計(jì)人造微結(jié)構(gòu)的形狀，使得人造微結(jié)構(gòu)對(duì)7-18G的電磁波具有良好的透波響應(yīng)。在7-18GHZ內(nèi)，本發(fā)明透波超材料的透波效果均能達(dá)到-ldB。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明一較佳實(shí)施例中人造微結(jié)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明另一較佳實(shí)施例中人造微結(jié)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]本發(fā)明透波超材料包括基材以及周期排布于基材上的多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)。每一人造微結(jié)構(gòu)可對(duì)入射電磁波響應(yīng)，多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)對(duì)入射電磁波的響應(yīng)使得透波超材料整體能夠?qū)﹄姶挪ň哂泻暧^的電磁響應(yīng),例如本發(fā)明的在7-18GHZ內(nèi)透過電磁波。
[0019]由于透波超材料整體需要對(duì)電磁波具有宏觀的電磁響應(yīng)，這需要使得多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)對(duì)電磁波的響應(yīng)連續(xù)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)可知，當(dāng)相鄰的人造微結(jié)構(gòu)的幾何中心連線小于入射電磁波波長(zhǎng)的1/4時(shí)，多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)即可對(duì)入射電磁波形成連續(xù)的電磁響應(yīng)。
[0020]人造微結(jié)構(gòu)可通過蝕刻、鉆刻、電子刻或離子刻等方式排布于基材上。
[0021]基材可選取陶瓷材料或高分子材料，例如FR4、F4B、PS材料等。基材材料根據(jù)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境選取，例如當(dāng)本發(fā)明透波超材料需要應(yīng)用于高溫環(huán)境時(shí)，則選取高溫性能較好的陶瓷材料。
[0022]請(qǐng)參照?qǐng)D1，圖1為本發(fā)明一較佳實(shí)施例中人造微結(jié)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。圖1僅示出了本發(fā)明寬頻吸波超材料中的單個(gè)人造微結(jié)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。當(dāng)將該單個(gè)人造微結(jié)構(gòu)按照彼此幾何中心距離小于入射電磁波波長(zhǎng)1/4的排布規(guī)律排布于基材上時(shí)，則形成了本發(fā)明的透波超材料。
[0023]圖1中，人造微結(jié)構(gòu)包括四個(gè)開口諧振環(huán)，每個(gè)開口諧振環(huán)的半徑均相等。四個(gè)開口諧振環(huán)的圓心連線構(gòu)成正方形。四個(gè)開口諧振環(huán)的開口方向均不相同，相鄰的開口諧振環(huán)的開口方向的角度差為90°。
[0024]本發(fā)明中使用開口諧振環(huán)作為人造微結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)，開口諧振環(huán)由于存在開口，開口本身構(gòu)成電容，環(huán)形金屬部構(gòu)成電感，在電磁波的作用下存在LC諧振。將開口諧振環(huán)的開口朝向改變，即改變了入射電磁波在其上的電場(chǎng)分量和磁場(chǎng)分量從而改變其電磁響應(yīng)。由于人造微結(jié)構(gòu)存在多個(gè)開口不一致的開口諧振環(huán)從而使得人造微結(jié)構(gòu)能在多個(gè)頻點(diǎn)均具有諧振能力從而擴(kuò)大了透波超材料的透波帶寬。
[0025]圖1示出了本發(fā)明一實(shí)施例中的最佳實(shí)施方式，可以想象地開口諧振環(huán)的個(gè)數(shù)，開口方向以及每一開口諧振環(huán)的半徑大小均可根據(jù)需要調(diào)整。
[0026]請(qǐng)參照?qǐng)D2，圖2為本發(fā)明另一較佳實(shí)施例中人造微結(jié)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。圖2中，人造微結(jié)構(gòu)依然包括四個(gè)開口諧振環(huán)，與圖1不同的是，多個(gè)開口諧振環(huán)嵌套設(shè)置，SP多個(gè)開口諧振環(huán)半徑不同且共圓心設(shè)置。在圖2中，多個(gè)開口諧振環(huán)的開口依然不一致，優(yōu)選地，相鄰開口諧振環(huán)的開口方向的角度差仍為90°。
[0027]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】?jī)H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)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種透波超材料，其特征在于，包括基材以及排布于基材表面多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)，每一人造微結(jié)構(gòu)包括至少2個(gè)開口諧振環(huán)；每一人造微結(jié)構(gòu)中至少一個(gè)開口諧振環(huán)的開口方向與其他開口諧振環(huán)的開口方向不一致。
2.如權(quán)利要求1所述的透波超材料，其特征在于，每一人造微結(jié)構(gòu)的多個(gè)開口諧振環(huán)不同心且不相交，每一開口諧振環(huán)的開口方向與與其相鄰的開口諧振的開口方向的角度差為 90。。
3.如權(quán)利要求1所述的透波超材料，其特征在于，每一人造微結(jié)構(gòu)的多個(gè)開口諧振環(huán)同心設(shè)置。
4.如權(quán)利要求3所述的透波超材料，其特征在于，每一開口諧振環(huán)的開口方向與與其相鄰的開口諧振的開口方向的角度差為90°。
5.如權(quán)利要求1所述的透波超材料，其特征在于，所述基材材料為陶瓷材料。
6.如權(quán)利要求1所述的透波超材料，其特征在于，所述基材材料為高分子材料。
7.如權(quán)利要求6所述的透波超材料，其特征在于，所述高分子材料為PS材料、FR-4材料或F4B材料。
8.如權(quán)利要求1所述的透波超材料，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)通過蝕刻排布于基材表面。
9.如權(quán)利要求1所述的透波超材料，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)通過鉆刻排布于基材表面。
10.如權(quán)利要求1所述的透波超材料，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)通過離子刻排布于基材表面。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種透波超材料，其包括基材以及排布于基材表面多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)，每一人造微結(jié)構(gòu)包括至少2個(gè)開口諧振環(huán)；每一人造微結(jié)構(gòu)中至少一個(gè)開口諧振環(huán)的開口方向與其他開口諧振環(huán)的開口方向不一致。本發(fā)明通過具體設(shè)計(jì)人造微結(jié)構(gòu)的形狀，使得人造微結(jié)構(gòu)對(duì)7-18G的電磁波具有良好的透波響應(yīng)。在7-18GHZ內(nèi)，本發(fā)明透波超材料的透波效果均能達(dá)到-1dB。
【IPC分類】H01Q15-00
【公開號(hào)】CN104682007
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310642587
【發(fā)明人】劉若鵬, 王海蓮
【申請(qǐng)人】深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2013年12月3日