[发明专利]一种人工电磁材料及使用该材料的滤波器

说明书

【技术领域】

本发明涉及新材料领域，具体的涉及一种具有高介电常数的人工电磁材料以及使用该材料的滤波器。

【背景技术】

介电常数是材料对电场响应的一个参数，材料在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，原真空中的外加电场与最终材料中电场的比值即为介电常数。

自然界中，任何一种材料在特定的条件下，都有它特定的介电常数值或者介电常数曲线。介电常数较高的材料放在电场中，电场的强度会在电介质材料内有可观的下降。在高介电常数材料中，电磁波波长很短，可以大大缩小射频及微波器件的尺寸。

随着技术日新月异的发展，人们对材料的应用要求越来越高，在某些场合，所需要的介电常数值远高于自然界已有的材料的介电常数值，现有的介电常数较高的介电绝缘体也不能达到要求，这将为技术和产品研发造成瓶颈。因此，人们转向人工制造的人工电磁材料。

滤波器是无线电技术中的常见器件之一，被广泛应用于通讯、雷达、导航、电子对抗、卫星、测试仪表等电子设备中。滤波器具有谐振腔，滤波器的体积主要取决于谐振腔的个数和容积。而微波谐振腔的谐振频率取决于该腔的容积，一般来说，谐振腔容积越大谐振频率越低，谐振腔容积越小谐振频率越高，因此如何实现在不增大谐振腔尺寸的情况下降低谐振腔的谐振频率对于滤波器的小型化具有重要的意义。

通常在谐振腔内设置具有低损耗、高介电常数的谐振子，能够在不改变谐振腔的体积的条件下有效降低谐振腔的谐振频率，但是一般随着介电常数的增大，损耗也会随之增大，而且损耗的放大倍数远远高于介电常数的放大倍数。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提供一种具有高介电常数人工电磁材料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种人工电磁材料，包括至少一个材料片层，所述材料片层包括基板和附着在基板表面上的多个人造微结构，所述人造微结构为在实心金属片上蚀刻图案所余下的结构，所述蚀刻图案包括一个中心对称的封闭曲线以及关于所述封闭曲线中心点对称且平分所述封闭曲线的多条线段。

所述每条线段的一端在所述封闭曲线内，所述每条线段的另一端为自由端，所述自由端在所述封闭曲线上或在所述封闭曲线外。

所述线段的条数为偶数。

所述中心对称的封闭曲线为正方形或圆形或长方形。

所述封闭曲线和每条线段都由依次相连的封闭空心结构构成。

所述封闭空心结构为正方形、圆形、三角形或长方形。

所述封闭空心结构为点与点相连或边与边相连或面与面部分交叉。

一种滤波器，包括谐振腔和位于谐振腔内的谐振子，所述谐振子为人工电磁材料，该人工电磁材料包括至少一个人工电磁材料片层，每个所述人工电磁材料片层包括基板和附着在所述基板上的金属微结构，所述人造微结构为在实心金属片上蚀刻图案所余下的结构，所述蚀刻图案包括一个中心对称的封闭曲线以及关于所述封闭曲线中心点对称且平分所述封闭曲线的多条线段。

所述每条线段的一端在所述封闭曲线内，所述每条线段的另一端为自由端。

所述线段的条数为偶数。

实施本发明具有以下有益效果：通过在基板上附着具有本发明的几何形状的人造微结构，使得人工电磁材料具有较高的介电常数，将该人工电磁材料应用在滤波器中有利于滤波器的小型化。

【附图说明】

图1是本发明实施例中提到的一种人工电磁材料的一个材料单元的结构图；

图2是图1所示材料单元的尺寸示意图；

图3是包含图1所示材料单元组成的人工电磁材料的结构示意图；

图4是图2所示材料单元组成的人工电磁材料的仿真效果图；

图5是本发明实施例中提到的另一种人工电磁材料的一个材料单元的结构图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明涉及一种人工电磁材料，如图3所示，包括至少一个材料片层，每个材料片层包括基板1和附着在基板表面上的多个人造微结构2，基板由高分子材料或陶瓷材料制成，常用的高分子材料如聚四氟乙烯、环氧树脂等。人造微结构2在基板表面上呈周期性排布，例如矩形阵列排布，即以X轴为行、以垂直于X轴的Y轴为列排列，且各行间距、各列间距分别相等，甚至行间距等于列间距均可。当材料片层有多个时，各材料片层沿垂直于基板表面的Z轴依次排列，材料片层之间相互平行设置。