电磁介电材料片、电磁介电颗粒及其生产方法与流程

1.本发明涉及电磁介电材料技术领域，特别是一种电磁介电材料片，本发明还涉及一种电磁介电颗粒和一种电磁介电颗粒的生产方法。


背景技术：

2.目前，市面上用来制作龙伯透镜的电磁介电颗粒的结构大多是三明治式结构的，在两层的发泡材料层之间夹装有导电金属丝，这样结构的电磁介电颗粒的导电金属丝贯穿其2个相对的外侧面，以至于用这种结构的电磁介电颗粒来制造龙伯透镜时，龙伯透镜内的2个及以上电磁介电颗粒很大可能会因侧面接触而导致导电金属丝导通，这样严重影响了龙伯透镜的介电常数。另外，如中国专利申请号cn201910391117.x、名称为“一种电磁复合材料的制造方法”中也公开了一种在薄膜上形成导体单元的技术方案，这种方案在薄膜上通过矩形阵列排布的方式印刷有若干导体单元，为了避免破坏导体单元，这种生产方法在经纬切割制成电磁介电颗粒时必须要在导体单元与导体单元之间的空白处下刀，这样很容易产生不良品，生产难度大，很容易出现废料的情况，容易造成材料的浪费。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种电磁介电材料片，该电磁介电材料片具有结构简单、设计合理、生产效率高、能制成介电常数精准的电磁介电颗粒，以便于制造标准介电常数的龙伯透镜等优点。
4.本电磁介电材料片的技术方案是这样实现的：电磁介电材料片，其特点在于包括第一发泡材料层、第二发泡材料层和薄膜层，所述薄膜层被夹置固定在第一发泡材料层与第二发泡材料层之间；在薄膜层的正面上设有若干第一导体组，各第一导体组均包括若干第一导体，第一导体是细丝状结构，第一导体的长度为l，0.1mm≤l≤n*λ，n在0.1～0.3的范围内，λ在9mm～100mm的范围内；同一第一导体组中的各第一导体的中轴线共直线地隔开排列，所共之线称为横向轴线，第一导体在横向轴线上隔开的距离为d1，d1=l；横向轴线之间互相平行，且相邻的2条横向轴线之间的间距为d2，d2=l；相邻的第一导体组它们的第一导体是刚好错开的；在薄膜层的背面上设有若干第二导体组，各第二导体组均包括若干第二导体，第二导体是细丝状结构，第二导体的长度也为l；同一第二导体组中的各第二导体的中轴线共直线地隔开排列，所共之线称为竖向轴线，第二导体在竖向轴线上隔开的距离为d3，d3=l；竖向轴线之间互相平行，且相邻的2条竖向轴线之间的间距为d4，d4=l；相邻的第二导体组它们的第二导体是刚好错开的；所述竖向轴线与横向轴线异面垂直。
5.本电磁介电材料片的工作原理是：本电磁介电材料片通过将第一导体的长度、第二导体的长度、同一第一导体组中相邻的2条第一导体之间的间距、同一第二导体组中相邻的2条第二导体之间的间距、相邻的2个第一导体组之间的间距、相邻的2个第二导体组之间
的间距均设定为l，并且相邻的第一导体组它们的第一导体是刚好错开的，相邻的第二导体组它们的第二导体是刚好错开的，通过这样的设计，需要将本电磁介电材料片进行切粒得到电磁介电颗粒时，只需确定好横向切割和竖向切割的刀距均大于2l的前提下，即可使切成的电磁介电颗粒内包含至少一完整长度的第一导体和至少一完整长度的第二导体，当然第一导体、第二导体可以错开设置的，也可以是异面相交在一起的，由于第一导体与第二导体呈异面垂直，使得电磁介电颗粒在应用时没有明显的介电常数指向性。另外，在按照标准的切割规律形成一个个结构相同的电磁介电颗粒时，所谓的标准切割规律是指：横向切割的路径与横向轴线平行且第一刀刚好在第二导体组的第一条第二导体的端部开始，竖向切割的路径与竖向轴线平行且第一刀刚好在第一导体组的第一条第一导体的端部开始，且横向切割和竖向切割的刀距均大于2l时，这样切割得到的电磁介电颗粒中的第一导体与第一导体是错开的，第二导体与第二导体也是错开的，并且由于第一导体与第二导体还是不共面的，使得在相邻的2个电磁介电颗粒的侧面对齐接触时，无论2个电磁介电颗粒的面怎么组合拼接，2个电磁介电颗粒之间的第一导体、第二导体都不会对接导通，大大降低了2个电磁介电颗粒导通的可能性，以至于可控地制作出来介电常数标准的龙伯透镜。
6.所述λ优选在60mm～100mm的范围内。
7.进一步地，第一导体、第二导体均是通过印刷、平面打印或3d打印的方式在薄膜层上制作而成的。
8.再进一步地，所述第一发泡材料层与第二发泡材料层的厚度不同，第一发泡材料层、第二发泡材料层的厚度均在0.5mm～5mm的范围内。
9.又再进一步地，薄膜层正面上的第一导体与背面上的第二导体一一对应构成一个导体单元，属于同一导体单元的第一导体与第二导体相交于各自的长度方向中点。
10.本电磁介电材料片的有益效果：具有结构简单、设计合理、生产效率高、能制成介电常数精准的电磁介电颗粒，以便于制造标准介电常数的龙伯透镜等优点。
11.本发明的目的在于还提供一种电磁介电颗粒，该电磁介电颗粒具有结构简单、设计合理、生产效率高、介电常数精准、使用时无明显指向性，便于制造标准介电常数的龙伯透镜等优点。
12.本电磁介电颗粒的技术方案是这样实现的：电磁介电颗粒，其特点在于包括颗粒本体，颗粒本体是前一方案所述的电磁介电材料片通过横向切割和竖向切割后制成的，横向切割和竖向切割的间距均为2l，颗粒本体中包括至少一完整长度的第一导体和一完整长度的第二导体。
13.本电磁介电颗粒的有益效果：本电磁介电颗粒通过前一方案的电磁介电材料片通过横向切割和竖向切割后构成，使得本电磁介电颗粒具有结构简单、设计合理、生产效率高、介电常数精准、使用时无明显指向性，便于制造标准介电常数的龙伯透镜等优点。
14.本发明的目的在于提供一种电磁介电颗粒的生产方法，该电磁介电颗粒的生产方法具有生产工序简单、生产效率高、可制造出无指向性且介电常数稳定的电磁介电颗粒，以便于用来制造标准介电常数的龙伯透镜等优点。
15.本电磁介电颗粒的生产方法的技术方案是这样实现的：电磁介电颗粒的生产方法，其特点在于包括以下步骤：步骤1)：在薄膜的正面上通过印刷、平面打印或3d打印的方式制作若干第一导体
组，各第一导体组均包括若干第一导体，第一导体是细丝状结构，第一导体的长度为l，0.1mm≤l≤n*λ，n在0.1～0.3的范围内，λ在9mm～100mm的范围内；同一第一导体组中的各第一导体的中轴线共直线地隔开排列，所共之线称为横向轴线，第一导体在横向轴线上隔开的距离为d1，d1=l；横向轴线之间互相平行，且相邻的2条横向轴线之间的间距为d2，d2=l；相邻的第一导体组它们的第一导体是刚好错开的；步骤2)：在薄膜的背面上通过印刷、平面打印或3d打印的方式制作若干第二导体组，各第二导体组均包括若干第二导体，第二导体是细丝状结构，第二导体的长度也为l；同一第二导体组中的各第二导体的中轴线共直线地隔开排列，所共之线称为竖向轴线，第二导体在竖向轴线上隔开的距离为d3，d3=l；竖向轴线之间互相平行，且相邻的2条竖向轴线之间的间距为d4，d4=l；相邻的第二导体组它们的第二导体是刚好错开的；所述竖向轴线与横向轴线异面垂直；这种形成有第一导体和第二导体的薄膜称之为导体膜；步骤3)：将所述导体膜固定到由发泡材料制成的板的内部，这样的内部带有导体膜的板称为原板；步骤4)：对原板进行横向切割和竖向切割，横向切割和竖向切割的刀距均为2l，以获得电磁介电颗粒。
16.本电磁介电颗粒的生产方法的工作原理是：在生产过程中通过限定了第一导体的长度、第二导体的长度、同一第一导体组中相邻的2条第一导体之间的间距、同一第二导体组中相邻的2条第二导体之间的间距、相邻的2个第一导体组之间的间距、相邻的2个第二导体组之间的间距均为l，并且相邻的第一导体组它们的第一导体是刚好错开的，相邻的第二导体组它们的第二导体是刚好错开的；设定了前述的条件后只需通过特定的尺寸进行切割后即可制作获得颗粒状的电磁介电颗粒，并且能确保其内部均至少包含一条完整的第一导体及第二导体。当电磁介电颗粒中的一个导体单元组被切割到而外露于表面的情况下，在用来制作成龙伯透镜后，龙伯透镜内相邻的2个电磁介电颗粒的侧面接触时，一电磁介电颗粒中的第一导体或第二导体之一只会与另一电磁介电颗粒的第一导体或第二导体之一导通，而且导通而形成的导体也不会太长，这样不会影响制作出来的龙伯透镜的介电常数，使得龙伯透镜的介电常数可以稳定控制。另外，在按照标准的切割规律形成一个个结构相同的电磁介电颗粒时，所谓的标准切割规律是指：横向切割的路径与横向轴线平行且第一刀刚好在第二导体组的第一条第二导体的端部开始，竖向切割的路径与竖向轴线平行且第一刀刚好在第一导体组的第一条第一导体的端部开始。这样切割得到的电磁介电颗粒中有2条完整的第一导体和2条完整的第二导体，由于第一导体与第一导体是错开的，第二导体与第二导体也是错开的，并且第一导体与第二导体还是不共面的设计，使得相邻的2个电磁介电颗粒在顶面和底面均对齐的理想状态下，2个电磁介电颗粒的侧面在各种可能性下正对贴合时，2个电磁介电颗粒之间的第一导体、第二导体都不会对接导通，大大降低了2个电磁介电颗粒导通的可能性，以至于在使用时可以制作出介电常数标准的龙伯透镜。
17.所述λ优选在60mm～100mm的范围内。
18.进一步地，将导体膜固定到由发泡材料制成的板的内部的方法是：在导体膜的两个面上都涂上粘合剂，导体膜的一个面与第一片发泡板粘合在一起，导体膜的另一个面与第二片发泡板粘合在一起。
19.再进一步地，第一片发泡板的厚度与第二片发泡板的厚度不同，第一片发泡板、第
二片发泡板的厚度在均在0.5mm～5mm的范围内。
20.又再进一步地，薄膜正面上的第一导体与背面上的第二导体一一对应构成一个导体单元，属于同一导体单元的第一导体与第二导体相交于各自的长度方向中点。
21.本电磁介电颗粒的生产方法的有益效果：具有生产工序简单、生产效率高、可制造出无指向性且介电常数稳定的电磁介电颗粒，以便于用来制造标准介电常数的龙伯透镜等优点。
附图说明
22.图1为实施例1的结构示意图。
23.图2为实施例1的薄膜层正面上形成有第一导体组后的结构示意图。
24.图3为实施例1的薄膜层背面上形成有第二导体组后的结构示意图。
25.图4为实施例1的薄膜层上形成有第一导体组和第二导体组后的结构示意图。
26.图5为实施例1在薄膜层上进行标准规律切割的结构示意图。
27.图6为实施例2的薄膜层上形成有第一导体组和第二导体组后的结构示意图。
28.图7为实施例3的结构示意图。
29.图8为实施例3中的2个电磁介电颗粒a的各种组合情形拼接图。
30.图9为实施例3中的电磁介电颗粒a与电磁介电颗粒b之间的各种组合情形拼接图。
31.图10为实施例3中的电磁介电颗粒a与电磁介电颗粒c之间的各自组合情形拼接图。
32.图11为实施例3中的电磁介电颗粒a与电磁介电颗粒d之间的各自组合情形拼接图。
33.图12为实施例4的步骤1）中在薄膜上形成第一导体组后的结构示意图。
34.图13为实施例4的步骤2）中在薄膜上形成第二导体组后的结构示意图。
35.图14为实施例4中的导体膜的结构示意图。
36.图15为实施例4中的原板的结构示意图。
37.附图标记说明：11
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第一发泡材料层；12
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第二发泡材料层；13
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薄膜层；14
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第一导体组；15
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第一导体；16
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第二导体组；17
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第二导体；18
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导体单元；19
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双点划线矩形方框；21
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导体单元；22
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第一导体；23
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第二导体；31
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颗粒本体；32
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第一导体；33
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第二导体；34
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薄膜层；41
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薄膜；42
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第一导体组；43
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第一导体；44
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第二导体组；45
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第二导体；46
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导体膜；47
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原板；48
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第一片发泡板；49
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第二片发泡板；410
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导体单元。
具体实施方式
38.实施例1如图1、图2、图3、图4所示，本实施例是一种电磁介电材料片，包括第一发泡材料层11、第二发泡材料层12和薄膜层13，所述薄膜层13被夹置固定在第一发泡材料层11与第二发泡材料层12之间；在薄膜层13的正面上设有若干第一导体组14，各第一导体组14均包括若干第一导体15，第一导体15是细丝状结构，第一导体15为细丝状结构的设计使其粗细尺寸可忽略不
计，第一导体15的长度为l，0.1mm≤l≤n*λ，n在0.1～0.3的范围内，λ在9mm～100mm的范围内；同一第一导体组14中的各第一导体15的中轴线共直线地隔开排列，所共之线称为横向轴线，第一导体15在横向轴线上隔开的距离为d1，d1=l；横向轴线之间互相平行，且相邻的2条横向轴线之间的间距为d2，d2=l，也就是说相邻的2个第一导体组14的第一导体15之间的间距为d2；相邻的第一导体组14它们的第一导体15是刚好错开的；在薄膜层13的背面上设有若干第二导体组16，各第二导体组16均包括若干第二导体17，第二导体17是细丝状结构，第二导体17为细丝状结构的设计使其粗细尺寸可忽略不计，第二导体17的长度也为l；同一第二导体组16中的各第二导体17的中轴线共直线地隔开排列，所共之线称为竖向轴线，第二导体17在竖向轴线上隔开的距离为d3，d3=l；竖向轴线之间互相平行，且相邻的2条竖向轴线之间的间距为d4，d4=l，也就是说相邻的2个第二导体组16的第二导体17之间的间距为d4；相邻的第二导体组16它们的第二导体17是刚好错开的；所述竖向轴线与横向轴线异面垂直。在这里需要说明的是：λ具体是指在应用过程中与采用本实施例切粒后得到的电磁介电颗粒来制成的龙伯透镜配合使用的天线的工作波长，本实施例中的第一导体15的长度、第二导体17的长度、间距d1、间距d2、间距d3和间距d4均为4mm，n为0.1，也就是说在应用时与工作波长至少大于40mm的天线配合使用得到的效果最佳，第一导体15、第二导体17的长度远小于应用时的天线的工作波长，就算在n为0.3的情况下，第一导体15、第二导体17的长度也远小于天线的工作波长，使得电磁波不会在龙伯透镜内产生较大的能量损耗，不会使天线接收到的电磁波能量较弱，影响使用。本电磁介电材料片通过这样的结构设计，在切割构成电磁介电颗粒过程中，将第一导体组14的两端至板材边缘之间的空白余料、第二导体组16的两端至板材边缘之间的空白余料均裁切出来后，在任意区域进行切割，如图4所示的在双点划线矩形方框19处进行切割一样，主要保证横向切割的刀距和竖向切割的刀距大于2l即可，这样便可以确保电磁介电颗粒内均至少包含一条完整的第一导体15和一条完整的第二导体17。另外，在切割过程中可以按照标准规律进行切割，也就是先横向切割成条状，再竖向切割成一个个电磁介电颗粒，所谓的标准切割规律是指：横向切割的路径与横向轴线平行且第一刀刚好在第二导体组的第一条第二导体的端部开始，竖向切割的路径与竖向轴线平行且第一刀刚好在第一导体组的第一条第一导体的端部开始，具体是沿如图5所示的双点划线进行切割，这样切割得到的每个电磁介电颗粒都包括2条完整的第一导体15和2条完整的第二导体17，且一条第一导体15对应与一条第二导体17异面正交设置。
39.第一导体15、第二导体17均是通过印刷、平面打印或3d打印的方式在薄膜层13上制作而成的。当然在实际生产时也可通过黏贴金属丝的方式来形成第一导体15和第二导体17。
40.如图1所示，所述第一发泡材料层11与第二发泡材料层12的厚度不同，第一发泡材料层11、第二发泡材料层12的厚度均在0.5mm～5mm的范围内，薄膜层13的厚度在0.1mm～0.3mm的范围内。本实施例中的薄膜层13的厚度为0.2mm，第一发泡材料层11的厚度为3mm，第二发泡材料层12的厚度为2mm，这种发泡材料层厚度不一的结构，使得切割制得的电磁介电颗粒在粘接时，正向设置的电磁介电颗粒与反向设置的电磁介电颗粒进行粘接后，由于2个电磁介电颗粒之间的薄膜层存在明显的高度差，进一步降低了2块电磁介电颗粒之间导通的可能性。
41.如图4所示，薄膜层13正面上的第一导体15与背面上的第二导体17一一对应构成一个导体单元8，属于同一导体单元8的第一导体15与第二导体17相交于各自的长度方向中点。
42.实施例2本实施例与实施例1的不同之处在于：如图6所示，本实施例中构成一个导体单元21的第一导体22与第二导体23不是相交于各自的长度方向中点的。出现这种情况的原因一般是在生产过程中打印第一导体22或第二导体23时并没有设置好打印的起始点，使得打印出现偏移，使用过程中只要同一导体单元21中的第一导体22与第二导体23还能保持相交状态，这样结构的电磁介电材料片切割构成的电磁介电颗粒虽然介电常数指向性相对于实施例1的略差些，但是并不会影响使用效果。
43.实施例3如图7所示，本实施例是电磁介电颗粒，包括颗粒本体31，颗粒本体31是实施例1所述的电磁介电材料片通过横向切割和竖向切割后制成的，本实施例中横向切割和竖向切割的间距均为2l，本实施例是实施例1按照标准规律切割而成的，横向切割和竖向切割的间距均为2l是一种极限的状态，在实际应用时只要横向切割和竖向切割的间距是l的正整数倍，就可使得切割构成的颗粒本体31中包括至少一完整长度的第一导体32和一完整长度的第二导体33，本实施例的颗粒本体31中具体是包括2条完整的第一导体32和2条完整的第二导体33。在使用过程中，如图8、图9、图10、图11所示，图8、图9、图10、图11中用虚线呈现的导体是指颗粒本体31当前朝向下在薄膜层34背面上形成的导体，实线呈现的导体是指颗粒本体31当前朝向下在薄膜层34正面上形成的导体；图8中所示的2种颗粒本体31均是电磁介电颗粒a，电磁介电颗粒a是第一导体32处于第二导体33的上方的状态；图9中所示的2种颗粒本体31中包括电磁介电颗粒a和电磁介电颗粒b，电磁介电颗粒b是电磁介电颗粒a水平旋转90
°
的状态；图10中所示的2种颗粒本体31中包括电磁介电颗粒a和电磁介电颗粒c，而电磁介电颗粒c是电磁介电颗粒a水平翻转180
°
的状态；图11中所示的2种颗粒本体31中包括电磁介电颗粒a和电磁介电颗粒d，而电磁介电颗粒d是电磁介电颗粒c水平旋转90
°
的状态，从图8、图9、图10、图11所示的2种电磁介电颗粒的各种拼接组合得知：由于电磁介电颗粒中的第一导体32与第一导体32是错开的，第二导体33与第二导体33也是错开的，并且由于第一导体32与第二导体33还是不共面的设计，使得相邻的2个电磁介电颗粒在顶面和底面均对齐的理想状态下，2个电磁介电颗粒的侧面在各种可能性下正对贴合时，2个电磁介电颗粒之间的第一导体、第二导体都不会对接导通，大大降低了2个电磁介电颗粒导通的可能性，以至于在使用时可以制作出介电常数标准的龙伯透镜。
44.实施例4本实施例是一种电磁介电颗粒的生产方法，包括以下步骤：步骤1)：在薄膜41的正面上通过印刷、平面打印或3d打印的方式制作若干第一导体组42，各第一导体组42均包括若干第一导体43，第一导体43是细丝状结构，第一导体43为细丝状结构的设计使其粗细尺寸可忽略不计，第一导体43的长度为l，0.1mm≤l≤n*λ，n在0.1～0.3的范围内，λ在9mm～100mm的范围内；同一第一导体组42中的各第一导体43的中轴线共直线地隔开排列，所共之线称为横向轴线，第一导体43在横向轴线上隔开的距离为d1，d1=l；横向轴线之间互相平行，且相邻的2条横向轴线之间的间距为d2，d2=l，也就是说相邻
的2个第一导体组42的第一导体43之间的间距为d2；相邻的第一导体组42它们的第一导体43是刚好错开的，该步骤1）得到的结构如图12所示；步骤2)：在薄膜41的背面上通过印刷、平面打印或3d打印的方式制作若干第二导体组44，各第二导体组44均包括若干第二导体45，第二导体45是细丝状结构，第二导体45为细丝状结构的设计使其粗细尺寸可忽略不计，第二导体45的长度也为l；同一第二导体组44中的各第二导体45的中轴线共直线地隔开排列，所共之线称为竖向轴线，第二导体45在竖向轴线上隔开的距离为d3，d3=l；竖向轴线之间互相平行，且相邻的2条竖向轴线之间的间距为d4，d4=l,也就是说相邻的2个第二导体组44的第二导体45之间的间距为d4；相邻的第二导体组44它们的第二导体45是刚好错开的；所述竖向轴线与横向轴线异面垂直，该步骤2）中的第二导体45在薄膜41上的排布结构如图13所示；这种形成有第一导体43和第二导体45的薄膜41称之为导体膜46，该导体膜46如图14所示；步骤3)：将所述导体膜46固定到由发泡材料制成的板的内部，这样的内部带有导体膜46的板称为原板47，该原板47就是实施例1所述结构的电磁介电材料片，原板47的结构如图15所示；将导体膜46固定到由发泡材料制成的板的内部的方法是：在导体膜46的两个面上都涂上粘合剂，导体膜46的一个面与第一片发泡板48粘合在一起，导体膜46的另一个面与第二片发泡板49粘合在一起；步骤4)：对原板47进行横向切割和竖向切割，横向切割和竖向切割的刀距均为2l，即沿图14中的双点划线进行切割，以获得电磁介电颗粒，该电磁介电颗粒就是实施例3所述结构的电磁介电颗粒。在切割形成电磁介电颗粒之前需要进行余料的裁切，将第一导体组42的两端至原板47边缘之间的空白余料、第二导体组44两端至原板47边缘之间的空白余料均裁切出来，以保证切割的精度。在这里需要说明的是：λ具体是指在应用过程中与采用本实施例的电磁介电颗粒来制成的龙伯透镜配合使用的天线的工作波长，本实施例中的第一导体43的长度、第二导体45的长度、间距d1、间距d2、间距d3和间距d4均为4mm，n为0.1，也就是说在应用时与工作波长至少大于40mm的天线配合使用得到的效果最佳，第一导体43、第二导体45的长度远小于应用时的天线的工作波长，使得电磁波不会在龙伯透镜内产生较大的能量损耗，不会使天线接收到的电磁波能量较弱，影响使用。
45.如图15所示，第一片发泡板48的厚度与第二片发泡板49的厚度不同，第一片发泡板48、第二片发泡板49的厚度在均在0.5mm～5mm的范围内，薄膜41的厚度在0.1mm～0.3mm的范围内。本实施例中的薄膜41的厚度为0.2mm，第一片发泡板48的厚度为3mm，第二片发泡板49的厚度为2mm，这种发泡板厚度不一的结构，使得生产出来的电磁介电颗粒在粘接时，正向设置的电磁介电颗粒与反向设置的电磁介电颗粒进行粘接后，由于2个电磁介电颗粒之间的薄膜41存在明显的高度差，进一步降低了2块电磁介电颗粒之间导通的可能性。
46.为了可以生产出标准化的电磁介电颗粒产品，如图14所示，薄膜41正面上的第一导体43与背面上的第二导体45一一对应构成一个导体单元410，属于同一导体单元410的第一导体43与第二导体45相交于各自的长度方向中点。这样使得生产出来的电磁介电颗粒没有明显的指向性。