專利名稱：超材料開腔諧振器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種開腔諧振器，可工作于低頻、射頻、微波和光頻段。
背景技術：
諧振器是一種產生電磁振蕩的裝置，廣泛用于各種電子產品以及傳感器中。隨著信息技術的不斷發展進步，電子系統對各類諧振器的要求也越來越高，其中Q值和靈敏度是兩個重要參數。例如，專利號為99104939. X的中國專利公開了一種“介質諧振器裝置”， 由介質板、電極、信號輸入單元、信號輸出裝置構成。這種諧振結構允許諧振器單元以基本諧振模式的更高模式諧振，由此導致形成電阻擋層，而無磁分布的信號之間的損耗，從而使 Q值增加。專利號為99104939. X的中國專利公開了“一種監測化學反應動態過程的微波波譜法”，其中傳感器的主要元件為封閉的圓柱形金屬諧振腔，在微波掃頻信號源激勵下，能夠形成共振峰，并且腔體中心場強最強，放入樣品后能夠通過檢測共振峰中心頻率和幅度的變化來反演樣品的介電特性。然而，到目前為止尚未見到有關超材料開腔諧振器的專利報道。

發明內容
本發明提供一種超材料開腔諧振器，它由負超材料塊、正材料塊和激勵源組成，如圖1所示。負材料塊沿對角線放置，激勵源位于負材料塊之間。圖2A為負材料塊對應的 LC網絡單元，由串聯電容和接地電感構成。圖2B為正材料塊對應的LC網絡單元，由串聯電感和接地電容構成。正、負材料塊等效介電常數和等效磁導率滿足的關系為
Sr = C ! L·，Jdr = LrIA(1)
^ = -IZaiZiA , Ml=-Ifm1ClA (2) 并且，
^ =-ζ.，μι = -Mr (3)
其中，下標“r”和“廠’分別對應正、負材料塊的參數U力LC網絡單元尺寸，其取值為等效波長的1/10 力激勵源角頻率。
圖3為根據本發明實施的LC網絡開腔諧振器示意圖，整個結構由26U6個單元構成，圖中，黑色圓點區域為負超材料塊，白色圓點區域為正材料塊，外圍方塊表示配阻抗層，構成吸收邊界，模擬了一個無限大的傳輸區域。正材料塊電感和電容值為4 ，Q = MpF,單元尺寸為Δ = 激勵源頻率為/。= 51Mlfe,由此可計算得到等效波長為為=Mmffl,匹配負載為TP=I8歐姆。根據式(1)-(3)求得負材料塊單元的電感、電容分別為 A = 119 //’ C1 = 207pF。
圖4為根據本發明實施的LC網絡開腔諧振器。在圖中標識點“激勵點”上施加擾動，即可形成正反饋，產生振蕩。圖5所示為用矢量網絡分析儀HP E8362B測量得到的等效節點電壓分布圖。由圖可見，最大電壓集中在負超材料塊交點處。超材料開腔諧振器具有高Q值特性，通過調整負材料塊的工作頻率，諧振器可工作在不同的頻段。


圖1示出開腔諧振器結構示意圖。圖2A示出正材料層LC網絡單元。圖2B示出負材料層LC網絡單元。圖3示出根據本發明實施的LC網絡開腔諧振器示意圖。圖4示出根據本發明實施的LC網絡開腔諧振器。圖5示出LC網絡開腔諧振器節點電壓分布圖。
權利要求
1.一種超材料開腔諧振器，包含 負材料塊；正材料塊； 激勵源。
2.激勵源產生的擾動經過正、負材料塊后形成閉合回路，產生正反饋，形成振蕩。
3.超材料開腔諧振器的工作頻率由正、負材料塊的等效介電常數和磁導率決定。
4.如權利要求1所述的開腔諧振器，其特征在于具有正材料塊等效介電常數和磁導率為1，負材料塊的等效介電常數和磁導率為-1，這種材料是超材料。
5.如權利要求1所述的開腔諧振器，其特征在于負材料塊沿對角線放置，產生正反饋； 如權利要求2所述的負材料塊，其特征在于在不同的頻段，超材料單元具有不同的結構，在低頻，可采用電感、電容構成，在微波頻段，可采用金屬諧振粒子構成，在光頻段可用介質材料來實現。
6.如權利要求1所述的開腔諧振器，其特征在于在正材料塊的性質與負材料塊相反。
7.如權利要求1所述的開腔諧振器，其特征在于激勵源位于負材料塊之間的正材料塊上。
全文摘要
揭示一種超材料開腔諧振器，其中包括激勵源、正材料塊和負材料塊，正材料塊的等效介電常數和磁導率為1，負材料塊的等效介電常數和磁導率為-1；激勵源產生的擾動經過負材料塊形成兩次負折射，形成正反饋，產生振蕩；正、負材料塊可以是正方形、三角形或其它形狀；正、負材料塊工作在不同的頻段，可以產生不同頻率的振蕩，例如，正、負材料塊在射頻段的等效介電常數和磁導率為1和-1，開腔諧振器就工作于射頻段，其等效介電常數和磁導率在光頻段為1和-1，開腔諧振器就工作于光頻段。在這樣的安排下，激勵源產生的擾動通過正反饋就形成振蕩，構成超材料開腔諧振器。
文檔編號H01P7/06GK102544678SQ20121000585
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月10日 優先權日2012年1月10日
發明者楊晶晶, 毛福春, 黃銘 申請人:云南大學