[发明专利]支持电磁谐振和磁致谐振的谐振腔及具有该谐振腔的器件

说明书

技术领域

本发明涉及谐振腔，尤其是一种基于新型人工电磁材料的、同时支持电磁谐振和磁致谐振的谐振腔。

背景技术

在新型人工材料的设计中，双开口环通常被视为等效媒质，而忽略双开口环之间的耦合作用。但是当双开口环靠的比较近时，这种相互耦合会产生磁致波，这种磁致效应通常被认为对基于等效媒质涉及的器件是有害的。 

发明内容

发明目的：提供一种能够同时支持电磁谐振和磁致谐振的谐振腔，并进一步提供基于这种谐振腔的器件，将电磁谐振和磁致谐振集成在同一个谐振腔中，并且两种谐振的最低阶模式均发生在传统谐振腔的截止频段，从而实现器件的深度小型化。

技术方案：一种支持电磁谐振和磁致谐振的谐振腔，包括设有若干金属通孔的介质层，设置在介质层的双开口谐振环，分别设置在介质层两面的第一金属层和第二金属层，以及激励谐振腔的第一端口和第二端口；金属通孔、第一金属层和第二金属层围成谐振腔，所述双开口谐振环位于该谐振腔中。

所述双开口谐振环设置于谐振腔的一侧。当位于第一端口和第二端口的电流探针对谐振腔进行激励时，其中一处的电流探针位于双开口谐振环处，另一处的电流探针远离双开口谐振环。

一种具有上述支持电磁谐振和磁致谐振的谐振腔的器件。

有益效果：双开口谐振环设置在谐振腔中，当谐振腔被激励时，一部分能量被耦合产生电磁谐振，此时双开口谐振环中的感应电流相位基本同相，可以被视为等效媒质；而另一部分能量被双开口谐振环直接耦合产生磁致谐振，此时双开口环中的感应电流相位相差较大，不能被视为等效媒质，因此产生了基于不同物理的谐振。本发明提高了谐振腔在应用中的集成度；而且两种谐振的频率间隔突破了传统谐振频率只能是谐波的限制。

附图说明

图1为本发明的结构透视图。

图2为本发明的双开口谐振环及谐振腔中相对关系图。

图3为本发明双开口谐振环的结构示意图。

图4为本发明第一金属层的结构示意图。

图5为在本发明第一端口激励谐振腔时仿真和测试结果图。

图6为在本发明第二端口激励谐振腔时仿真和测试结果图。

图7为在本发明第一端口激励谐振腔时仿真和测试结果图。

图8为在本发明第二端口激励谐振腔时仿真和测试结果图。

图9、图10和图11为本发明对谐振环提取的媒质参数ε_z、μ_x 和μ_y的示意图。

图12和图13分别为本发明在2.5GHz、4.44GHz时仿真的z方向电场分布图。

图14和图15分别为本发明在2.86GHz、5.82GHz时感应电流的分布图。

图16和图17分别为本发明在2.86GHz、5.82GHz时仿真的z方向电场分布图。

具体实施方式

如图1至图4所示，本发明支持电磁谐振和磁致谐振的谐振腔包括介质层1、第一金属层2、金属通孔3、双开口谐振环4和第二金属层5。介质层1上设有若干金属通孔3，这些金属通孔围成一个矩形的区域，双开口谐振环4设置在介质层上的矩形区域内，且靠一侧设置，例如在图2中，它设置在左边。第一金属层2和第二金属层5分别设置在介质层两面。金属通孔、第一金属层和第二金属层围成一谐振腔，双开口谐振环位于该谐振腔中。

第一金属层2包括第一端口21和第二端口22，当位于第一端口和第二端口的电流探针对谐振腔进行激励时，其中一处的电流探针位于双开口谐振环，另一处的电流探针原理双开口谐振环。也就是说，双开口谐振环的设置位置应该符合相关条件，使得当谐振腔由伸入的电流探针激励时，其中一个端口处的探针在双开口谐振环的上方，使得一部分能量被双开口谐振环直接耦合；而另一探针应避免在双口谐振环的上方，使得没有能量被双开口谐振环直接耦合。

如图5所示，当在第一端口激励谐振腔时，可以很清楚的看到四个谐振点，分别为2.5GHz，2.86GHz，4.44GHz和5.82GHz，并且这四个谐振点发生在现有基片集成谐振腔的截止频段。

如图6所示，当在第二端口激励谐振腔时，可以看到只有2.5GHz和4.44GHz对应的频率被激励，由于端口2没有能量被双开口谐振环直接耦合，证明这两个谐振点为电磁谐振。