[發明專利]阻抗匹配元件

有效

• 申請號: 201110066479.5
• 申請日: 2011-03-18
• 公開（公告）號: CN102480000A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 劉若鵬;徐冠雄;季春霖;趙治亞;方能輝
• 申請（專利權）人: 深圳光啟高等理工研究院;深圳光啟創新技術有限公司
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電磁通訊領域，更具體地說，涉及一種利用超材料制成的阻抗匹配元件。

背景技術

隨著科學技術的不斷發展，電磁波技術逐漸深入到我們生活的各個方面。電磁波的一個重要的特性是它可以在任何的介質或真空中傳播。在電磁波從發射端傳播至接收端過程中，能量的損耗直接影響電磁信號傳播的距離以及傳輸信號的質量。

當電磁波經過同一介質時，基本沒有能量的損失；而當電磁波經過不同介質的分界面時，會發生部分反射現象。通常兩邊介質的電磁參數(介電常數或者磁導率)差距越大反射就會越大。由于部分電磁波的反射，沿傳播方向的電磁能量就會相應損耗，嚴重影響電磁信號傳播的距離和傳輸信號的質量。

研究阻抗匹配就是為了減少電磁波在經過不同介質邊界時的信號發射問題。但目前關于電磁波傳輸過程中的阻抗匹配問題的研究還僅限于電路中，對于空間傳播時的阻抗匹配問題還沒有較成熟的技術。

發明內容

本發明實施例所要解決的技術問題在于，提供一種阻抗匹配元件，可減少電磁波在經過不同介質邊界時能量的損耗。

為解決上述技術問題，提供了一種阻抗匹配元件，設置于第一介質與第二介質之間，所述元件由多個超材料片層沿垂直于所述片層表面方向堆疊成為一體，所述超材料片層包括基材和多個附著在所述基材上的人造微結構，所述基材分成若干晶格，所述人造微結構置于所述晶格中，所述元件的若干晶格的阻抗沿片層堆疊方向呈連續變化，組成首位片層/末尾片層的各晶格的阻抗與片層相接觸的第一介質/第二介質對應位置的阻抗相同。

進一步地，當所述第一介質和第二介質都為均勻介質時所述元件由多個均勻的超材料片層構成，每個超材料片層包括基材和陣列在所述基材上的多個相同的人造微結構，各片層所附著的人造微結構具有相同的幾何形狀且各片層的人造微結構的尺寸沿片層的堆疊方向連續變化。

進一步地，所述人造微結構呈“工”形，包括第一金屬絲和分別連接在第一金屬絲兩端且垂直于所述第一金屬絲的第二金屬絲。

進一步地，所述人造微結構還包括分別連接在所述第二金屬絲兩端且垂直于所述第二金屬絲的第三金屬絲、分別連接在所述第三金屬絲兩端且垂直于所述第三金屬絲的第四金屬絲，依此類推。

進一步地，所述第二金屬絲的長度小于第一金屬絲，所述第三金屬絲的長度小于第二金屬絲，所述第四金屬絲的長度小于第三金屬絲，依此類推。

進一步地，每個所述人造微結構包括相互垂直而連接成“十”字形的兩個第一金屬絲、分別連接在每個第一金屬絲兩端且垂直于第一金屬絲的第二金屬絲、分別連接在每個第二金屬絲兩端且垂直于第二金屬絲的第三金屬絲，依此類推。

進一步地，每個所述人造微結構包括在三維空間內兩兩垂直且共一交點的三個第一金屬絲、分別連接在每個第一金屬絲兩端且垂直于第一金屬絲的第二金屬絲、分別連接在每個第二金屬絲兩端且垂直于第二金屬絲的第三金屬絲，依此類推。

進一步地，所述人造微結構為非軸對稱結構。

進一步地，所述人造微結構為不等腰三角形、平行四邊形或不規則閉合曲線。

上述技術方案至少具有如下有益效果：本發明實施例的阻抗匹配元件由多個超材料片層堆疊成為一體，超材料片層分成若干晶格，人造微結構置于所述晶格中，通過設計晶格上的人造微結構的圖案和尺寸，可實現使用超材料制成一個阻抗漸變的阻抗匹配元件，使其一側的阻抗與第一介質的阻抗相同，另一側與第二介質的阻抗相同，中間連續變化消除第一介質和第二介質間的阻抗突變，進而消除電磁波經過不同介質分界面時的部分反射現象以及電磁波能量損耗問題。

附圖說明

圖1是本發明的由多個非均勻的超材料片層堆疊而成的阻抗匹配元件一實施例的結構示意圖。

圖2a是本發明的由多個均勻的超材料片層堆疊而成的阻抗匹配元件一實施例的結構示意圖。

圖2b是圖2a所示的阻抗匹配元件的主視圖，其人造微結構為“工”字形。

圖2c是圖2a所示的阻抗匹配元件的側視圖。

圖2d是圖2c所示的阻抗匹配元件的A-A剖視圖，各超材料片層的阻抗沿堆疊方向平穩增加或減小。

圖3a是由圖2b所示人造微結構衍生的第二實施例的示意圖。

圖3b是由圖3a所示人造微結構衍生的第三實施例的示意圖。

圖4a是本發明的阻抗匹配元件的第四實施例的剖視圖。

圖4b是由圖4a所示人造微結構衍生的第五實施例的示意圖。

圖4c是由圖4b所示人造微結構衍生的第六實施例的示意圖。