技术领域
[0001] 本
发明涉及电磁通信领域，更具体地说，涉及一种谐振腔。
背景技术
[0002] 在
微波器件中，腔体
滤波器是很重要的一种器件。腔体滤波器是由几个微波谐振腔组成的，每个谐振腔具有一个任意形状的由导电壁(或导磁壁)包围的腔体。通常，一个谐振腔具有固定的谐振
频率，通常谐振腔体积越小，谐振频率越高。因此，一些谐振频率低的谐振腔，其体积比较大。
[0003] 为了对已知频点的谐振腔进行调节，通常会在腔顶设置一调谐螺杆，通过调节其伸入谐振腔内的深度来调节谐振腔的频点。但这种调节方式通常伴随着损耗的增加。并且对于塞入介质的腔体，使用螺杆调节，并不能起到实际有效的降频效果。
发明内容
[0004] 本发明要解决的技术问题在于，针对
现有技术的上述降频方式的
缺陷，提供一种能够降频且降频量可微调的超材料谐振腔。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种谐振腔，包括腔体、位于所述腔体内的至少两
块超材料板，每块超材料板包括至少一个超材料
片层，所述腔体上还安装有调节所述至少两个超材料片层之间相对
位置的调节装置。
[0006] 在本发明所述的谐振腔中，所述超材料片层包括非金属的
基板和附着在基板上的导电材料制成的人造微结构。
[0007] 在本发明所述的谐振腔中，所述调节装置为调节相邻两块超材料板之间间距的装置和/或者调节二者之间的相对
角度的装置。
[0008] 在本发明所述的谐振腔中，所述调节装置包括一端通过绞轴铰接在其中一超材料板上的第一
连杆、与所述第一连杆的另一端铰接的第二连杆以及一枢轴，所述第一连杆上设置有沿杆轴向延伸的滑槽，所述枢轴垂直于所述腔体底面地连接在所述腔体底面上且位于所述滑槽内。
[0009] 在本发明所述的谐振腔中，所述第一连杆平行于所述腔体底面，所述第二连杆垂直地穿过所述腔体
侧壁。
[0010] 在本发明所述的谐振腔中，所述第二连杆上设置有两个限位
法兰，其中一个限位法兰位于所述腔体侧壁内侧，另一个位于所述腔体侧壁外侧，且二者之间的距离大于侧壁厚度。
[0011] 在本发明所述的谐振腔中，所述第二连杆穿过所述腔体侧壁而露出腔体的端部设置有操作把手。
[0012] 在本发明所述的谐振腔中，每块超材料板上均连接有一所述调节装置，每个调节装置的第二连杆相互平行设置。
[0013] 在本发明所述的谐振腔中，所述调节装置为
齿轮齿条机构。
[0014] 在本发明所述的谐振腔中，所述齿
轮齿条机构的齿轮上设置有露出于腔体之外的操作旋钮。
[0015] 实施本发明的谐振腔，具有以下有益效果：本发明通过在谐振腔内放入超材料板，利用超材料的高折射率的特性来实现降频目的；进一步地，通过为超材料板设置调节装置，使得各超材料板之间的相对位置可调，进而实现已降频条件下的谐振频率微调，可以满足更精确的滤波需求。
附图说明
[0016] 下面将结合附图及
实施例对本发明作进一步说明，附图中：
[0017] 图1是本发明优选实施例的谐振腔的结构示意图；
[0018] 图2是本发明的谐振腔的俯视图；
[0019] 图3是超材料片层的结构示意图；
[0020] 图4至图11是人造微结构的几种可能形状。
具体实施方式
[0021] 本发明涉及一种谐振腔，如图1、图2所示，包括腔体2、多块超材料板4和调节装置。其中，腔体2具有近似方形的内部空间，上方可设置有腔盖1从而将该空间封闭。谐振腔的两侧侧壁上还可设置有输入端3和输出端。
[0022] 本发明的创新点在于，在腔体2内部设置有多块超材料板4和连接在每块超材料板4上的调节装置，用以调节相邻两超材料板4之间的相对位置，从而改变谐振腔的谐振频率。
[0023] 超材料(metamaterial)，又称人工电磁材料，是一种对
电磁波有特殊响应的材料，是由介质基板和周期性排布在介质基板表面上的人造微结构形成的，人造微结构通常为金属等导电材料制成。通过对人造微结构的几何图形、尺寸和排布进行设计，可以是超材料整体体现出特殊的、甚至自然界中很难达到的特性，例如较高的
介电常数、负磁导率、负折射率等特性。本发明的超材料板即采用了这种技术，利用超材料的高介电常数特性来达到降低谐振腔频率的效果。
[0024] 每块超材料板4包括至少一个超材料片层40，每个超材料片层40如图3所示，包括基板41和附着在基板41上的多个人造微结构42。其中，基板41通常有非金属材料制成，例如FR-4、聚四氟乙烯、环
氧树脂、陶瓷、
铁电材料、铁氧材料、铁磁材料、SiO2等。人造微结构42为导电材料的丝线组成的具有几何图形的平面或立体结构，这里的导电材料通常为金属例如
铜、
银等，也可以是其他非金属的导电材料例如ITO、导电塑料等。每块超材料板4包括多个超材料片层40时，利用机械连接件、粘接剂或其他链接方式将各超材料片层40表面相贴合地连接成一块整体。
[0025] 人造微结构42在基板41表面上通常为周期性排布例如矩形阵列排布，每个人造微结构42均相同；也可以多个人造微结构42其形状、大小互不相同，例如可以按照一定的递增或递减规律逐渐减小其尺寸或者旋转其方位，这些特征都是可以根据不同的实际需求例如折射率分布的需求、磁导率分布需求等进行点对点的设计的。本发明中优选每个超材料片层均相同，每个超材料片层40上具有多个相同的人造微结构42且成矩形阵列排布。
[0026] 人造微结构42的形状有多种，除了图3所示的两个“工”字形相互
正交所形成的结构以外，如图4、图5所示的通过蛇形绕行得到的人造微结构也可达到高折射率的效果；另外，图6示出的人造微结构42是一根丝线通过自内向外螺旋绕行得到的结构；图7示出的是相互嵌套的多个圆形开口环组成的人造微结构；图8、图9示出的是两个各向同性的结构，均分别具有4个完全相同的支路，任一支路绕一旋转中心旋转90度后与相邻支路重合；
图10是两个内外嵌套的开口谐振环组成的人造微结构；图11则是两个相向开口的开口谐振环与一“工”字形结构组成的人造微结构。
[0027] 具有以上形状的人造微结构42的超材料片层40，放入谐振腔中都能达到降低谐振频率的效果。本实施例中，每块超材料板4只有一个超材料片层40。进一步地，为了实现在此
基础上的谐振频率微调，本发明还在超材料板4上设置有调节装置。调节装置可以用来调节相邻两超材料板4之间的间距，也可用以调节它们之间的相对角度。
[0028] 在一优选实施例中，如图2所示，每块超材料板4上装有一调节装置，该调节装置包括第一连杆5、第二连杆9和枢轴6。优选地，三者均位于谐振腔腔体的底面上。
[0029] 如图所示，第一连杆5一端与超材料片层4底部通过绞轴铰接，使得第一连杆5可相对于超材料板4转动。第一连杆5的另一端靠近端部的位置设置有滑槽7，滑槽7沿杆的轴向延伸，且沿垂直于腔体底面的方向上设置有通孔。枢轴6即固定于滑槽7所对应的腔体底面上，其中
心轴垂直于腔体底面，且穿过滑槽7。优选枢轴6的直径与滑槽7的槽宽相当。推动第一连杆5的另一端，第一连杆5绕枢轴6转动的同时枢轴6相对沿滑槽7移动，连接有超材料板4的一端则远离之前所处的位置。
[0030] 第二连杆9的一端与第一连杆5的末端铰接，且垂直于腔体侧壁地穿过该侧壁，优选腔体侧壁上开设的便于第二连杆9穿过的通孔其直径与第二连杆9的外径相当，使得第二连杆9可在其中自由轴向移动的同时不会径向晃动。第一、第二连杆均平行于腔体底面地放置。
[0031] 采用这样的调节装置，在腔体的外侧向里推动第二连杆9，将带动第一连杆5向前移动的同时绕枢轴6转动，使得第一连杆5另一端的超材料板4远离相邻的超材料板4。图2中示例为三个超材料板4各自具有一个这样的调节装置，显然三个相互平行的第二连杆9可以相对固定地连接成一体，从而同时操作三个超材料板4。在第二连杆9的末端也即露在腔体外部的部分上可设置一操作把手，便于同时推动三个第二连杆动作。
[0032] 另外，如图2所示，为限定相邻超材料板4之间的移动距离和移动范围，在每根第二连杆9上设置有两个限位法兰8，其中一个限位法兰8位于腔体侧壁内侧，另一个位于腔体侧壁外侧，且二者之间的距离大于侧壁厚度，从而将第二连杆9的移动范围限定在两个限位法兰8之间。
[0033] 采用这种调节装置，可以调整相邻超材料板4之间的间距。显然，现有的机械设计中，用以调整相邻两超材料板4之间距离的机构有很多种，只要体积、工装、效果允许，都可以应用到本发明中作为调节装置，例如齿轮齿条机构、
丝杆机构或者简单的沿滑槽移动的机构等。当调节装置为齿轮齿条机构，即在腔体顶壁上安装一可绕轴转动的齿轮，超材料板顶部固定一适配的齿条，齿条装在侧壁上且可轴向移动，则转动齿轮，齿轮带动齿条移动进而可带动超材料板移动，也能达到调整超材料板之间距离进而调整谐振频率的目的。齿轮处于腔体内部，腔体外部可安装一操作旋钮来控制齿轮转动。
[0034] 同样的，调节装置可以是调节超材料板之间的间距，也可调节它们之间的相对角度。这样的机构在现有的机械设计中也是非常多的，简单的机构如直接在每个超材料板上安装旋钮、转动旋钮即带动超材料板转动，复杂的机构如
曲柄滑块机构等，本文不再一一赘述。
[0035] 本发明通过在谐振腔内放入超材料板，利用超材料的高折射率的特性来实现降频目的；进一步地，通过为超材料板设置调节装置，使得各超材料板之间的相对位置可调，进而实现已降频条件下的谐振频率微调，可以满足更精确的滤波需求。
[0036] 上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和
权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
