一种人工电磁材料及使用该材料的滤波器制造技术

本发明专利技术涉及一种人工电磁材料，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，所述人造微结构包括一个实心主金属片，围绕所述实心主金属片且在同一平面上分布有多个实心小金属片，所述实心小金属片与所述实心主金属片不相连；本发明专利技术还提供了一种使用上述人工电磁材料的滤波器，该滤波器，包括谐振腔和位于谐振腔内部的谐振子，其中谐振子为上述人工电磁材料；具有这种金属微结构的人工电磁材料其介电常数得到了大幅地提高，将这种人工电磁材料应用在滤波器中有利于滤波器的小型化。

【技术实现步骤摘要】
一种人工电磁材料及使用该材料的滤波器
本专利技术涉及新材料领域，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。
技术介绍
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。通过在谐振腔内设置具有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，有利于滤波器的小型化。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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，所述人造微结构包括一个实心主金属片和围绕所述实心主金属片且在同一平面上分布有多个实心小金属片，所述实心小金属片与所述实心主金属片不相连。所述实心主金属片为圆形。围绕在所述实心主金属片周围的所述实心小金属片为均匀分布。所述实心主金属片为矩形。所述实心小金属片为弧形面。所述基板由高分子材料或陶瓷材料制成。所述材料片层有多个，且沿垂直于所述基板表面的方向排列，材料片层之间相互平行且等间距设置。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，所述金属微结构包括一个实心主金属片和围绕所述实心主金属片且在同一平面上分布有多个实心小金属片，所述实心小金属片与所述实心主金属片不相连。所述实心主金属片为圆形或矩形。所述基板由高分子材料或陶瓷材料制成。实施本专利技术具有以下有益效果：通过在基板上附着具有本专利技术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是本专利技术实施例中提到的一种金属微结构的结构示意图；图2是包含图1所示金属微结构且具有一个人工电磁材料片层的人工电磁材料的结构示意图；图3是图1所示人工电磁材料的介电常数特性仿真示意图；图4是本专利技术实施例中提到的第二种金属微结构的结构示意图；图5是包含图4所示金属微结构且具有一个人工电磁材料片层的人工电磁材料的结构示意图；图6是图4所示人工电磁材料的介电常数特性仿真示意图；图7是本专利技术实施例中提到的第三种金属微结构的结构示意图；图8是包含图7所示金属微结构且具有一个人工电磁材料片层的人工电磁材料的结构示意图；图9是图7所示人工电磁材料的介电常数特性仿真示意图。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术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专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术涉及一种人工电磁材料，包括至少一个材料片层，每个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，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。人造微结构在基板表面上呈周期性排布，例如矩形阵列排布，即以X方向为行、以垂直于X方向的Y方向为列排列，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方向依次排列，材料片层之间相互平行设置。由于人造微结构阵列排布，因此可以将基板虚拟地划分为同样阵列排布的多个基板单元，基板单元的长度等于上述行间距、宽度等于列间距、厚度等于基板的厚度。每个基板单元的表面上正好对应有一个人造微结构。如图2所示，金属微结构包括圆形的实心主金属片和围绕该圆形的实心主金属片且在同一平面上均匀分布有32个实心小金属片，并且该32个实心小金属片不与实心主金属片相连，该实心小金属片为弧形面，该弧形面为不闭合的环形，为环形的一部分；如图1所示，每个基板单元的尺寸为0.8mm×3mm×3mm，其中0.8mm为基板的厚度；圆形的实心主金属片的直径d1为1.5mm，实心小金属片的内环直径d2为1.8mm，外环直径d3为2.9mm，且相邻的实心小金属片的间距a为0.088mm；该金属微结构的材质为铜，也可以是其他的导电材料，基板采用的是介电常数为35的陶瓷材料，金属微结构通过蚀刻的方法附着在基板上，也可以采用电镀、钻刻、电子刻或离子刻等方法。如图3所示是对本实施例中的人工电磁材料进行仿真得到的介电常数特性曲线示意图，由图3可知，在0.2GHz～1.4GHz范围内该人工电磁材料的介电常数为58左右，相对于纯陶瓷材料，该人工电磁材料的介电常数提高了1.65倍左右，同时该人工电磁材料的电磁损耗没有明显增加。该金属微结构也可以如图5所示，金属微结构包括圆形的实心主金属片和围绕该圆形的实心主金属片且在同一平面上均匀分布有4个实心小金属片，并且该4个实心小金属片不与实心主金属片相连，该实心小金属片为弧形面，该弧形面为不闭合的环形，为环形的一部分；如图4所示，每个基板单元的尺寸为0.8mm×3mm×3mm，其中0.8mm为基板的厚度；圆形的实心主金属片的直径d1为2mm，实心小金属片的内环直径d2为2.5mm，外环直径d3为2.9mm，且相邻的实心小金属片的间距a为0.8mm；基板采用的是介电常数为35的陶瓷材料，如图6所示是对本实施例中的人工电磁材料进行仿真得到的介电常数特性曲线示意图，由图6可知，在0.1GHz～1.5GHz范围内该人工电磁材料的介电常数为55左右，相对于纯陶瓷材料，该人工电磁材料的介电常数提高了1.57倍左右，同时该人工电磁材料的电磁损耗没有明显增加。如图8所示，是第三种金属微结构，该金属微结构包括圆形的实心主金属片和围绕该圆形的实心主金属片且在同一平面上均匀分布有2个实心小金属片，并且该2个实心小金属片不与实心主金属片相连，该实心小金属片为弧形面，该弧形面为不闭合的环形，为环形的一部分；如图7所示，每个基板单元的尺寸为0.8mm×3mm×3mm，其中0.8mm为基板的厚度；圆形的实心主金属片的直径d1为1.7mm，实心小金属片的内环直径d2为1.5mm，外环直径d3为2.9mm，且相邻的实心小金属片的间距a为0.4mm；基板采用的是介电常数为35的陶瓷材料，如图9所示是对本实施例中的人工电磁材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，其特征在于，所述人造微结构包括一个实心主金属片和围绕所述实心主金属片且在同一平面上分布有多个实心小金属片，所述实心小金属片与所述实心主金属片不相连。

【技术特征摘要】
1.一种人工电磁材料，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，其特征在于，所述人造微结构包括一个实心主金属片和围绕所述实心主金属片且在同一平面上分布有多个实心小金属片，所述实心小金属片与所述实心主金属片不相连；多个所述实心小金属片形成不闭合的环形。2.根据权利要求1所述的人工电磁材料，其特征在于，所述实心主金属片为圆形。3.根据权利要求2所述的人工电磁材料，其特征在于，围绕在所述实心主金属片周围的所述实心小金属片为均匀分布。4.根据权利要求1所述的人工电磁材料，其特征在于：所述实心主金属片为矩形。5.根据权利要求1-4任一项所述的人工电磁材料，其特征在于，所述基板由高分子材料或陶瓷材料制成。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘若鹏，栾琳，刘京京，徐国伟，
申请(专利权)人：深圳光启创新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：