專利名稱：一種用作阻抗匹配的人工電磁材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種材料，更具體地說，涉及一種用作阻抗匹配的人工電磁材料。
背景技術：
人工電磁材料，是一種新型人工合成材料，是由非金屬材料制成的基板和附著在基板表面上或嵌入在基板內(nèi)部的多個人造微結構構成的?；蹇梢蕴摂M地劃分為陣列排布的多個基板單元，每個基板單元上附著有人造微結構，從而形成一個人工電磁材料單元，整個人工電磁材料是由很多這樣的單元組成的，就像晶體是由無數(shù)的晶格按照一定的排布構成的。人造微結構是由導電材料制成的具有一定幾何圖形的平面或立體結構，例如組成圓環(huán)形、工字形的金屬絲等。
由于人造微結構的存在，每個人工電磁材料單元具有不同于基板本身的電磁特性，因此人工電磁材料對電場和磁場呈現(xiàn)出特殊的響應特性；通過對人造微結構設計不同的具體結構和形狀，可以改變整個人工電磁材料的響應特性。
當電磁波入射到兩種材料的交界面時，通常會發(fā)生反射，比如當電磁波由空氣入射到一般人工電磁材料上時通常反射比較多，很難滿足比如武器裝備、平臺隱形以及雷達罩等設備需要具有較低反射特性的場合。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術的上述缺陷，提供一種新型的人工電磁材料，該材料明能與空氣進行較好的阻抗匹配。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是構造一種用作阻抗匹配的人工電磁材料，包括至少一個材料片層，每個材料片層包括基板和附著在基板表面上的人造微結構， 所述人造微結構包括幾何形狀不同的第一人造微結構和第二人造微結構，所述基板的一個面上附著有至少一個第一人造微結構，所述基板的另一個面上附著有至少一個第二人造微結構。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，位于所述基板相同面上的人造微結構的幾何尺寸相同。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，位于所述基板相同面上的人造微結構的幾何尺寸不同。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述第一人造微結構包括共交點的四個支路，任一所述支路的一端與所述交點相連，另一端為自由端，所述支路包括至少一個彎折部，任一所述支路以所述交點為旋轉中心依次順時針旋轉90度、180度和270度后分別與其他三個支路重合。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述第一人造微結構的彎折部為直角、圓角或者尖角。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述第一人造微結構的任一所述支路的自由端連接有一線段。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，任一所述第一人造微結構支路的自由端與所述線段的中點相連。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述第二人造微結構為環(huán)形結構。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述環(huán)形結構為封閉環(huán)或者具有至少一個開口的開口環(huán)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述環(huán)形結構為圓形環(huán)或者方形環(huán)。
實施本發(fā)明所述的人工電磁材料，具有以下有益效果通過在基板的上下兩個表面上附著第一人造微結構和第二人造微結構，調(diào)整其尺寸可使等效介電常數(shù)和磁導率接近，從而使得人工電磁材料的阻抗與空氣接近，可以使這種人工電磁材料具有較好的阻抗匹配特性，可以滿足特定場合的應用需求。


下面將結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中
圖1是實施例中基板的一個面上附著有第一人造微結構的示意圖2是實施例中基板的另一個面上附著有第二人造微結構的示意圖3是實施例中基板的另一個面上附著大小不同的第二人造微結構的示意圖4至圖6是實施例中基板的另一個面上附著有其他結構的第二人造微結構的示意圖7至圖11是第一人造微結構的可能結構；
圖12是實施例中一種人工電磁材料反射特性Sll曲線圖13是圖12中的人工電磁材料對應的阻抗特性曲線圖。
具體實施方式
本實施例提供一種新型的人工電磁材料，包括至少一個材料片層，當具有多個材料片層時，這些材料片層沿垂直于其表面的方向堆疊到一起，每兩塊材料片層之間通過一定的封裝工藝例如焊接、鉚接、粘接等方式成為一個整體或者通過填充可連接二者的物質例如液態(tài)基板原料，其在固化后將已有的兩材料片層粘合，從而使多塊材料片層構成一個整體。
每個材料片層包括基板和附著在基板上下兩表面上的人造微結構，將基板的上下兩表面分別虛擬地劃分成多個相互緊挨著的基板單元，每個基板單元上附著一個人造微結構。人造微結構可以通過蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻等方式附著于基材上。第一人造微結構和第二人造微結構的由導電材料制成，這里使用銅線，當然也可以采用銀線、 ΙΤ0、石墨或者碳納米管等導電材料；銅線的橫截面可以為圓柱狀、扁平狀或者其他形狀?；宀捎肍R-4，當然也可以采用其他材料制成，比如陶瓷、聚四氟乙烯、鐵電材料、鐵氧材料或者鐵磁材料等材料制成。在本實施例中基板的上表面附著有第一人造微結構時如圖1所示，每個第一人造微結構包括共交點的四個支路，任一支路的一端與所述交點相連，另一端為自由端，各支路包括多個彎折部，彎折部為直角，任一支路以所述交點為旋轉中心依次順時針旋轉90度、180度和270度后分別與其他三個支路重合，而且在每個支路的自由端連接有一線段，自由端與線段的中點相連，該人造微結構還可以由多種變形，如圖7至圖11所示，彎折部可以為圓角或者尖角，自由端可以連接線段也可以不連接線段，需要說明的是 為了簡化起見，圖7至圖11中的結構都用細線來畫出，實際上，上述結構都具有一定的寬度。附著在基板下表面的第二人造微結構其排布如圖2所示，第二人造微結構為大小相同封閉的圓環(huán)形；當然人造微結構的大小也可以不同，如圖3中所示；此外第二人造微結構也可以為圖4中所示，包括兩個內(nèi)外相互嵌套的帶有開口的開口圓環(huán)形結構；第二人造微結構還可以為圖5和圖6中所示的開口或者封閉的矩形環(huán)結構。當?shù)谝蝗嗽煳⒔Y構如圖1所示，第二人造微結構如圖4所示時，通過仿真得到其對應的Sll反射特性圖和阻抗特性圖如圖12和圖13所示；由圖12可知具有上述結構的人工電磁材料其反射值較小，在較寬的頻段內(nèi)反射值都低于-1OdB ;由圖13可知具有上述結構的人工電磁材料其阻抗在較寬的頻段內(nèi)都比較平穩(wěn)，且其阻抗值與空氣阻抗比較接近。具有上述結構的人工電磁材料能夠與空氣進行較好的阻抗匹配，適于應用在需要具有較低反射特性的場合，比如武器裝備和雷達罩等設備上。
上面結合附圖對本發(fā)明的實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的啟示下，還可以對第一人造微結構和第二人造微結構的形狀做出一些變形，這些均屬于本發(fā)明的保護之內(nèi)。
權利要求
1.一種用作阻抗匹配的人工電磁材料，包括至少一個材料片層，每個材料片層包括基板和附著在基板表面上的人造微結構，其特征在于，所述人造微結構包括幾何形狀不同的第一人造微結構和第二人造微結構，所述基板的一個面上附著有至少一個第一人造微結構，所述基板的另一個面上附著有至少一個第二人造微結構。
2.根據(jù)權利要求1所述的人工電磁材料，其特征在于，位于所述基板相同面上的人造微結構的幾何尺寸相同。
3.根據(jù)權利要求1所述的人工電磁材料，其特征在于，位于所述基板相同面上的人造微結構的幾何尺寸不同。
4.根據(jù)權利要求1至3任一所述的人工電磁材料，其特征在于，所述第一人造微結構包括共交點的四個支路，任一所述支路的一端與所述交點相連，另一端為自由端，所述支路包括至少一個彎折部，任一所述支路以所述交點為旋轉中心依次順時針旋轉90度、180度和 270度后分別與其他三個支路重合。
5.根據(jù)權利要求4所述的人工電磁材料，其特征在于，所述第一人造微結構的彎折部為直角、圓角或者尖角。
6.根據(jù)權利要求4所述的人工電磁材料,其特征在于，所述第一人造微結構的任一所述支路的自由端連接有一線段。
7.根據(jù)權利要求6所述的人工電磁材料,其特征在于,任一所述第一人造微結構支路的自由端與所述線段的中點相連。
8.根據(jù)權利要求4所述的人工電磁材料，其特征在于，所述第二人造微結構為一個環(huán)形結構或者至少兩個嵌套的環(huán)形結構。
9.根據(jù)權利要求8所述的人工電磁材料，其特征在于，所述環(huán)形結構為封閉環(huán)或者具有至少一個開口的開口環(huán)。
10.根據(jù)權利要求9所述的人工電磁材料，其特征在于，所述環(huán)形結構為圓形環(huán)或者矩形環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用作阻抗匹配的人工電磁材料，包括至少一個材料片層，每個材料片層包括基板和附著在基板表面上的人造微結構，所述人造微結構包括幾何形狀不同的第一人造微結構和第二人造微結構，所述基板的一個面上附著有至少一個第一人造微結構，所述基板的另一個面上附著有至少一個第二人造微結構。這種人工電磁材料能夠與空氣進行較好的阻抗匹配，可以滿足特定場合的應用需求。
文檔編號H01Q15/00GK103036049SQ20111029580
公開日2013年4月10日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權日2011年9月30日
發(fā)明者劉若鵬, 欒琳, 寇超鋒, 張銀 申請人:深圳光啟高等理工研究院, 深圳光啟創(chuàng)新技術有限公司