一种融合电磁超材料的柔性可调谐移相器制造技术

本发明专利技术公开一种融合电磁超材料的柔性可调谐移相器。本发明专利技术移相器包括n层上下叠放的传输层,n≥1；所述传输层包括介质基板、以及设置在介质基板上表面的两个电磁超材料单元阵列；所述两个电磁超材料单元阵列关于介质基板的中线轴对称设置；所述电磁超材料单元阵列包括多个周期性分布的开口谐振环SRR；所述两个电磁超材料单元阵列的开口谐振环SRR开口相反；上述传输层的电磁波传输通道，通过具有相反方向取向的电磁超材料单元阵列之间形成的边界模构造。本发明专利技术移相器相位调制可通过电磁超材料单元阵列的超构材料元胞的方位取向进行操控，具有根据不同传输相位要求进行适应性调整、易于加工制作、成本低等特点。成本低等特点。成本低等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种融合电磁超材料的柔性可调谐移相器


[0001]本专利技术属于新型电磁器件领域，特别涉及一种融合电磁超材料的柔性可调谐移相器。

技术介绍

[0002]移相器是一种可以对波进行相位调制的装置，伴随着通信技术的发展，通信系统的工作频率也逐渐增高，通信系统集成度也越来越高，移相器作为基站天线的核心部件，其可具备的特性要求也随之越来越高。
[0003]目前已有的移相器还不具备实现灵活调相，且在高频如太赫兹频段的应用上存在欠缺，亟待更新颖的设计方案，制备一种能在更高频段、更灵活性能、更易集成的移相器。本专利技术利用双各向异性介质电磁超材料作为主要构成要素，实现移相器灵活的相位调制，从而达到柔性可调的性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种具有柔性可调且可在高频工作的移相器。本专利技术可以有效解决现有移相器中，相位调制不灵活，工作频率低，损耗高，不易集成的问题，为后续的应用在太赫兹频段中的移相器设计提供了新的思路。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]本专利技术移相器包括n层上下叠放的传输层,n≥1；所述传输层包括介质基板、以及设置在介质基板上表面的两个电磁超材料单元阵列；所述两个电磁超材料单元阵列关于介质基板的中线轴对称设置；所述电磁超材料单元阵列包括多个周期性分布的开口谐振环SRR，且相邻开口谐振环SRR间存在空隙；所述两个电磁超材料单元阵列的开口谐振环SRR开口相反，且开口谐振环SRR的开口朝向远离介质基板的中线轴侧；所述开口谐振环SRR的开口处两端向内延伸一定长度的电磁超材料；
[0007]上述传输层的电磁波传输通道，通过具有相反方向取向的电磁超材料单元阵列之间形成的边界模构造。
[0008]作为优选，所述开口谐振环SRR呈圆环形，其线宽为1mm；
[0009]作为优选，所述开口谐振环SRR的开口处两端向内延伸部分长度小于开口谐振环SRR的直径长度；
[0010]作为优选，所述开口谐振环SRR的开口处两端向内延伸部分形成一直线通道；延伸部分线宽为5mm；
[0011]作为优选，所述开口谐振环SRR的开口宽度为2.4mm；
[0012]作为优选，同一电磁超材料单元阵列内相邻开口谐振环SRR的间距为0.1mm；
[0013]作为优选，两个电磁超材料单元阵列的间距为2mm；
[0014]作为优选，所述开口谐振环SRR的厚度为0.5mm；
[0015]作为优选，所述介质基板为柔性可拉伸材料，更为优选聚酰亚胺等绝缘性好的材
料。
[0016]工作原理
[0017]电磁超材料单元组成的移相器本质上是利用柔性可拉伸材料作为介质基板，通过沿着与电磁波传输通道平行方向或者垂直方向对移相器拉伸实现对电磁超材料SRR的环状直径发生形变，从而达到对相位的调制。因为此专利技术不仅仅局限于单层或者固定数量的结构，所以在仿真过程中，充分考虑多层、SRR周期排列的数量以及对SRR的拉伸程度。由仿真可知，调制相位的效果可以由电磁超材料单元阵列的数量、传输块板的层数(层数增加，相位变小)以及柔性可调材料的拉伸程度(拉伸程度越高，相位越小)决定。
[0018]本专利技术相对于现有技术，具有以下有益效果：
[0019]本专利技术基于各向异性电磁超材料的柔性可调移相器，方法新颖，其可用在高频如太赫兹频段，平面化，易集成。
[0020]所述传输层的电磁超材料单元阵列，其相位调制可通过超构材料元胞的方位取向进行操控，具有根据不同传输相位要求进行适应性调整、易于加工制作、成本低等特点。
[0021]所述由电磁超材料单元组成的移相器机理为模拟式调相，调节方便。
附图说明
[0022]图1为本专利技术移相器结构示意图；
[0023]图2为电磁波的传播轨迹在本专利技术移相器上的示意图；
[0024]图3为本专利技术移相器中单个传输层的结构示意图；
[0025]图4为本专利技术移相器采用上下拉伸的结构示意图；
[0026]图5为本专利技术移相器采用左右拉伸的结构示意图；
[0027]图6为本专利技术移相器初始状态下的相位仿真图；
[0028]图7为本专利技术移相器左右拉伸比例1：1.05后的相位仿真图；
[0029]图8为本专利技术移相器左右拉伸比例1：1.1后的相位仿真图；
[0030]图9为本专利技术移相器左右拉伸比例1：1.3后的相位仿真图；
[0031]图10为本专利技术移相器上下拉伸比例1：1.05后的相位仿真图；
[0032]图11为本专利技术移相器上下拉伸比例1：1后的相位仿真图。
具体实施方式
[0033]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步的分析。
[0034]如图1所示，基于电磁超材料的柔性可调移相器结构，所述各向异性介质SRR方向取反，电磁波的传播轨迹正如图2中粗实线轨迹所指示。在电磁波传播轨迹(图3粗实线)的一侧,SRR开口朝外，而电磁波传输轨迹的另一侧，超构材料SRR开口反向放置。
[0035]如图3所示，是将图1完整的几何结构剖分为单个传输层进行展示，其中电磁超材料采用数乘排列，位于介质板中线上下两侧采用不同取向的SRR排列，其中电磁波的传播轨迹如图3粗实线轨迹所示。所述完整几何结构由一层或者多层图3所示超构材料单元层叠构成。
[0036]如图4所示，是将图3未拉伸的超构材料SRR朝着上下两个方向(与介质板中线垂直方向)拉伸后的状态进行展示，其中SRR随可拉伸介质基板上下拉伸而变窄。
[0037]如图5所示，是将图3未拉伸的超构材料SRR朝着左右两个方向(与介质板中线平行方向)拉伸后的状态进行展示，其中SRR随可拉伸介质基板左右拉伸而变宽。
[0038]在本专利技术中，所属介质基板材料为柔性可拉伸材料，通过拉伸材料，可以实现SRR取向调节，或者SRR共振调制，实现边界模的电磁波相位发生改变。图6为本专利技术移相器初始状态下的相位仿真图；图7为本专利技术移相器左右拉伸比例1：1.05后的相位仿真图；图8为本专利技术移相器左右拉伸比例1：1.1后的相位仿真图；图9为本专利技术移相器左右拉伸比例1：1.3后的相位仿真图；图10为本专利技术移相器上下拉伸比例1：1.05后的相位仿真图；图11为本专利技术移相器上下拉伸比例1：1后的相位仿真图。由仿真结果显示移相器在初始状态下的相位约为64.156度，在仿真过程中，通过左右拉伸一定比例的情况下，相位调制的范围大概可以在180度左右，而上下拉伸一定比例的情况下，相位调制的范围也有80度左右，相比之下，左右拉伸的效果更加显著且更实用。
[0039]以上所述描述了本专利技术较佳的实施方式，但是，本专利技术并不限于上述实施方式中的具体细节，在本专利技术中的技术构思范围内，可以对本专利技术的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均应涵盖在本专利技术的保护范围之内。因此，本专利技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种融合电磁超材料的柔性可调谐移相器，其特征在于包括n层上下叠放的传输层,n≥1；所述传输层包括介质基板、以及设置在介质基板上表面的两个电磁超材料单元阵列；其中介质基板为柔性可拉伸材料；所述两个电磁超材料单元阵列关于介质基板的中线轴对称设置；所述电磁超材料单元阵列包括多个周期性分布的开口谐振环SRR，且相邻开口谐振环SRR间存在空隙；所述两个电磁超材料单元阵列的开口谐振环SRR开口相反，且开口谐振环SRR的开口朝向远离介质基板的中线轴侧；所述开口谐振环SRR的开口处两端向内延伸一定长度的电磁超材料；上述传输层的电磁波传输通道，通过具有相反方向取向的电磁超材料单元阵列之间形成的边界模构造。2.如权利要求1所述的一种融合电磁超材料的柔性可调谐移相器，其特征在于所述开口谐振环SRR呈圆环形。3.如权利要求2所述的一种融合电磁超材料的柔性可调谐移相器，其特征在于所述开口谐振环SRR的厚度为0.5mm，线宽为1mm。4.如权利要求1所述的一种融合电磁超材料的柔性可调谐移相器，其特征在于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐浩，彭亮，廖臻，徐魁文，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：