[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，更具体地说，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。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，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：构造一种人工电磁材料，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至少一个金属片，所述金属片上阵列多个离散的(即互不相交的)镂空结构。

在本发明的优选实施方式中，所述镂空结构为多边形。

在本发明的优选实施方式中，所述镂空结构为圆形。

在本发明的优选实施方式中，所述多个离散的镂空结构呈十字形阵列排布。

在本发明的优选实施方式中，所述多个离散的镂空结构呈矩形阵列排布。

在本发明的优选实施方式中，所述基板为陶瓷材料、FR-4(玻璃纤维环氧树脂)、F4B(聚四氟乙烯玻璃布)、树脂基复合材料、铁电材料、铁氧材料或者铁磁材料。

本发明还提供了一种滤波器，包括谐振腔和位于谐振腔内部的谐振子，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至少一个金属片，所述金属片上阵列多个离散的镂空结构。

在本发明的优选实施方式中，所述镂空结构为多边形或者圆形。

在本发明的优选实施方式中，所述多个离散的镂空结构呈十字形阵列排布或者呈矩形阵列排列。

在本发明的优选实施方式中，所述基板为陶瓷材料、FR-4、F4B、树脂基复合材料、铁电材料、铁氧材料或者铁磁材料。

实施本发明具有以下有益效果：通过在人工电磁材料的基板上设置阵列排布的镂空结构，可以使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

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例中提到的一种金属片的结构示意图；

图2是包含图1所示金属片的一个人工电磁材料单元的尺寸标注示意图；

图3是包含图1所示金属片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4是谐振子为图3所示人工电磁材料的滤波器由输入端到输出端方向的剖面示意图；

图5是金属片的另外一种结构示意图。

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。

本实施例提供一种人工电磁材料如图3所示，包括一个人工电磁材料片层；当然也可以包括多个人工电磁材料片层，当具有多个人工电磁材料片层时，相邻人工电磁材料片层沿垂直于其上下表面的方向可以通过机械连接、焊接或者在相邻的人工电磁材料片层之间填充可连接二者的物质将两者粘合等方式组装成一体。