[發明專利]超材料及其頻率調節方法和裝置

有效

• 申請號: 201610340612.4
• 申請日: 2016-05-19
• 公開（公告）號: CN107404003B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 深圳光啟合眾科技有限公司
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 韓建偉;張永明

本發明公開了一種超材料及其頻率調節方法和裝置。其中，該超材料包括：基底材料；電可控微結構單元陣列，電可控微結構單元陣列設置在基底材料上，電可控微結構單元陣列包括多個電可控微結構單元，其中，每個電可控微結構單元包括：外金屬結構和內金屬結構，內金屬結構和外金屬結構組成環形的通道；變容二極管，變容二極管設置在每個電可控微結構單元的通道內，用于根據加載在變容二極管兩端的電壓調節每個電可控微結構單元的工作頻率。本發明解決了現有技術中無法快速準確地調節超材料的工作頻率的技術問題。

技術領域

本發明涉及控制領域，具體而言，涉及一種超材料及其頻率調節方法和裝置。

背景技術

現有社會中的，超材料具有傳統自然材料所不具備的超常物理性質的人工復合結構，但是，對于超材料來說，其奇異的電磁特性都有一個頻帶范圍，超出這個范圍，這個奇異的電磁特性會減弱甚至消失。因此，相關技術人員就開始研究可控的超材料，在現有的研究成果中，可控超材料主要包括三大類：(1)機械式可控超材料；(2)加載微波開關；(3)加載可控材料(例如，鐵氧體、液晶材料、石墨烯等)。其中，機械式可控的超材料由于要對移動量進行精確的控制，因此，使得體積相對較大，不易操作；加載微波開關的可控超材料其狀態與開關的個數有關，要實現足夠多的狀態數就需要添加足夠多的開關個數，導致結構的復雜度增加；而加載可控材料的超材料其調控的頻率范圍不大，而且需要外加偏置場導致結構復雜。

針對上述的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發明內容

本發明實施例提供了一種超材料及其頻率調節方法和裝置，以至少解決現有技術中無法快速準確地調節超材料的工作頻率的技術問題。

根據本發明實施例的一個方面，提供了一種超材料，包括：基底材料；電可控微結構單元陣列，所述電可控微結構單元陣列設置在所述基底材料上，所述電可控微結構單元陣列包括多個電可控微結構單元，其中，每個電可控微結構單元包括：外金屬結構和內金屬結構，所述內金屬結構和所述外金屬結構組成環形的通道；變容二極管，所述變容二極管設置在所述每個電可控微結構單元的所述通道內，用于根據加載在所述變容二極管兩端的電壓調節所述每個所述電可控微結構單元的工作頻率。

進一步地，所述外金屬結構為方框結構，所述內金屬結構為矩形金屬貼片，所述內金屬結構嵌套于所述外金屬結構內。

進一步地，所述工作頻率的調節范圍包括：0.3GHz至300GHz。

進一步地，所述外金屬結構和所述內金屬結構的材料為以下至少一種：銅、銀和金。

進一步地，加載在所述變容二極管兩端的電壓的取值范圍為：0V至20V。

進一步地，所述變容二極管在所述環形的通道中的正-負極方向與所述超材料中的電磁場方向相同。

進一步地，述基底材料為非磁性介質材料，并且所述基底材料的介電常數的取值范圍為：2至10，所述基底材料的磁導率為1。

進一步地，所述電可控微結構單元陣列中任意兩個所述電可控微結構單元的大小相同。

進一步地，所述超材料還包括：同軸通孔，設置在所述內金屬結構上，所述內金屬結構通過所述同軸通孔與饋電網絡連接，用于向所述變容二極管施加電壓。

進一步地，垂直于所述金屬結構的表面入射的電磁波為平面波，所述電磁波的幅值和相位在垂直于入射方向上相等。

進一步地，在預設頻段內，所述電可控微結構單元陣列中任意相鄰的兩個電可控微結構單元之間的距離為預設距離，其中，所述預設距離的取值范圍為：1/2λ至λ，所述λ為所述超材料中電磁波的波長。