專利名稱：一種阻抗與空氣匹配的材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種材料，更具體地說，涉及一種阻抗與空氣匹配的材料。
背景技術(shù)：
電磁波在傳輸過程中如果經(jīng)過不同阻抗的材料，會在交界面處發(fā)生反射，為了減少電磁波的反射，減少能量損失，在電磁波的傳輸 中需要考慮阻抗匹配。超材料是一種新型人工合成材料，包括由金屬線構(gòu)成的具有一定圖案形狀的人造微結(jié)構(gòu)和人造微結(jié)構(gòu)所附著的基板，多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)在基板上陣列排布，基板對人造微結(jié)構(gòu)起到支撐作用，可為任何與人造微結(jié)構(gòu)不同的材料。這兩種材料的疊加會在空間中產(chǎn)生一個(gè)等效介電常數(shù)與磁導(dǎo)率，這兩個(gè)物理參數(shù)分別對應(yīng)了材料整體的電場響應(yīng)與磁場響應(yīng)。超材料對電磁響應(yīng)的特征是由人造微結(jié)構(gòu)的特征所決定，而人造微結(jié)構(gòu)的電磁響應(yīng)很大程度上取決于其金屬線的拓?fù)涮卣骱统牧蠁卧叽?。超材料單元尺寸取決于人造微結(jié)構(gòu)需要響應(yīng)的電磁波，通常人造微結(jié)構(gòu)的尺寸小于所需響應(yīng)的電磁波波長的十分之一，否則空間中由人造微結(jié)構(gòu)所組成的排列在空間中不能被視為連續(xù)。由于金屬微結(jié)構(gòu)的存在，超材料對電場和磁場呈現(xiàn)出特殊的響應(yīng)特性；同時(shí)，對金屬微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不同的具體結(jié)構(gòu)和形狀，可改變整個(gè)超材料的響應(yīng)特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中電磁波由空氣傳播到相鄰介質(zhì)時(shí)由于阻抗不匹配會出現(xiàn)電磁波反射及能量損耗的缺陷，提供一種阻抗與空氣匹配的材料。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種阻抗與空氣匹配的材料，該材料包括至少一個(gè)材料片層，每個(gè)材料片層包括兩塊基板和夾在所述兩塊基板中間的人造微結(jié)構(gòu)，所述兩塊基板虛擬地劃分為多個(gè)陣列排布的基板單元對，每個(gè)基板單元對中間附著有一個(gè)人造微結(jié)構(gòu)，對應(yīng)需要匹配的入射電磁波所述材料的阻抗值0. 8 < Z < I. 2。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述人造微結(jié)構(gòu)包括相互正交的兩個(gè)工字形結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述人造微結(jié)構(gòu)還包括至少一個(gè)與所述工字形的連接線相連的線段。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，與所述工字形的連接線相連的所述線段成對出現(xiàn)，且關(guān)于所述工字形的中點(diǎn)對稱。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述人造微結(jié)構(gòu)由銅線制成。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述人造微結(jié)構(gòu)由銀線制成。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述基板為陶瓷材料。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述基板為聚四氟乙烯。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述基板為鐵電材料、鐵氧材料或者鐵磁材料。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述基板為FR-4。實(shí)施本發(fā)明具有以下有益效果由于該材料的阻抗與空氣的阻抗值基本相等，所以減少了入射電磁波由空氣進(jìn)入該材料時(shí)的反射，即減少了入射電磁波的回波損耗。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖I是本發(fā)明提出的一種阻抗與空氣匹配的材料的一個(gè)材料單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2實(shí)施例中的人造微結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例提出的阻抗與空氣匹配的材料的仿真具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種阻抗與空氣匹配的材料，相對于現(xiàn)有的材料，通過改變材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對應(yīng)需要匹配的入射磁波所述材料的阻抗值0. 8 < Z < I. 2。 該材料包括多個(gè)材料片層，每個(gè)片層包括兩塊基板和夾在所述兩塊基板中間的人造微結(jié)構(gòu)，所述兩塊基板虛擬地劃分為多個(gè)陣列排布的基板單元對，每個(gè)基板單元對中間夾著一個(gè)人造微結(jié)構(gòu)，該基板單元對和附著在基板單元對中間的人造微結(jié)構(gòu)構(gòu)成一個(gè)材料單元，如圖I所示，人造微結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括相互正交的工字形，在工字形的中間連接線上還連接有多條相對于工字形中點(diǎn)對稱的線段。多個(gè)材料片層和各基板之間通過組裝或者在每兩塊基板之間填充可連接二者的物質(zhì)例如液態(tài)基板原料，其在固化后將已有的兩基板粘合，從而使多個(gè)材料片層構(gòu)成一個(gè)整體?；蹇捎蒄R-4、F4b、CEMl、CEM3或者TP-I等高介電常數(shù)陶瓷材料構(gòu)成。電磁波通過該阻抗與空氣匹配的材料的仿真圖如圖3所示，由圖3中的實(shí)線可知該材料對于頻率為3. 5GHz 4. 3GHz的入射電磁波都能有效地實(shí)現(xiàn)與空氣阻抗的匹配，由圖中虛線可知在該頻段內(nèi)入射電磁波的損耗比較低，因此采用該材料可以減少入射電磁波的反射，降低能量損耗。當(dāng)需要在其他頻段與空氣進(jìn)行匹配時(shí)，可以通過改變材料單元的尺寸或者造微結(jié)構(gòu)尺寸來實(shí)現(xiàn)，尺寸變小匹配頻段后移，尺寸變大匹配頻段前移。上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多變形均比如與工字形的中間連接線相連的線段可以尺寸相同也可以尺寸不同，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種阻抗與空氣匹配的材料，其特征在于，該材料包括至少一個(gè)材料片層，每個(gè)材料片層包括兩塊基板和夾在所述兩塊基板中間的人造微結(jié)構(gòu)，所述兩塊基板虛擬地劃分為多個(gè)陣列排布的基板單元對，每個(gè)基板單元對中間附著有一個(gè)人造微結(jié)構(gòu)，對應(yīng)需要匹配的入射電磁波所述材料的阻抗值0.8< Z < I. 2。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的阻抗與空氣匹配的材料，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)包括相互正交的兩個(gè)工字形結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的阻抗與空氣匹配的材料，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)還包括至少一個(gè)與所述工字形的連接線相連的線段。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的阻抗與空氣匹配的材料，其特征在于，與所述工字形的連接線相連的所述線段成對出現(xiàn)，且關(guān)于所述工字形的中點(diǎn)對稱。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4任一所述的阻抗與空氣匹配的材料，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)由銅線制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至4任一所述的阻抗與空氣匹配的材料，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)由銀線制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至4任一所述的阻抗與空氣匹配的材料，其特征在于，所述基板為陶瓷材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至4任一所述的阻抗與空氣匹配的材料，其特征在于，所述基板為聚四氟乙烯。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至4任一所述的阻抗與空氣匹配的材料，其特征在于，所述基板為鐵電材料、鐵氧材料或者鐵磁材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至4任一所述的阻抗與空氣匹配的材料，其特征在于，所述基板為FR-4。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種阻抗與空氣匹配的材料，該材料包括至少一個(gè)材料片層，每個(gè)材料片層包括兩塊基板和夾在所述兩塊基板中間的人造微結(jié)構(gòu)，所述兩塊基板虛擬地劃分為多個(gè)陣列排布的基板單元對，每個(gè)基板單元對中間附著有一個(gè)人造微結(jié)構(gòu)，對應(yīng)需要匹配的入射電磁波所述材料的阻抗值0.8≤Z≤1.2。由于該材料的阻抗與空氣的阻抗值基本相等，所以減少了入射電磁波由空氣進(jìn)入該材料時(shí)的反射，即減少了入射電磁波的回波損耗。
文檔編號H01Q15/00GK102810757SQ20111017977
公開日2012年12月5日 申請日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月29日
發(fā)明者劉若鵬, 欒琳, 寇超鋒 申請人:深圳光啟高等理工研究院, 深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司