低通透波超材料、天線罩及天線系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及透波材料技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種低通透波超材料、天線罩及天線系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]一般情況下，天線系統(tǒng)都會設(shè)置有天線罩。天線罩的目的是保護(hù)天線系統(tǒng)免受風(fēng)雨、冰雪、沙塵和太陽輻射等的影響，使天線系統(tǒng)工作性能比較穩(wěn)定、可靠。同時(shí)減輕天線系統(tǒng)的磨損、腐蝕和老化，延長使用壽命。但是天線罩是天線前面的障礙物，對天線輻射波會產(chǎn)生吸收和反射，改變天線的自由空間能量分布，并在一定程度上影響天線的電氣性能。
[0003]使用純材料天線罩在一定的范圍內(nèi)會影響天線的性能。其中，用于制作天線罩的純材料為普通的物理材料，在制作純材料天線罩時(shí)，利用半波長或四分之一波長理論，并根據(jù)不同的天線頻率，改變純材料的厚度，用以減小對電磁波的透波響應(yīng)。在設(shè)計(jì)制作純材料天線罩的時(shí)候，當(dāng)天線的輻射波波長過長時(shí)，利用半波長或四分之一波長理論，純材料天線罩會顯得比較厚，進(jìn)而使得整個(gè)天線罩的重量過大。另一方面，純材料的透波性能比較均一，工作頻段內(nèi)透波，其相鄰頻段透波效果亦優(yōu)，工作頻段外的透波容易干擾天線的正常工作。
[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中對天線工作頻段外的電磁波抑制效果不好的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在提供一種低通透波超材料、天線罩及天線系統(tǒng)，以解決對天線工作頻段外的電磁波抑制效果不好的問題。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種低通透波超材料，包括一功能層，所述功能層包括:介質(zhì)層，該介質(zhì)層具有相對且平行的第一表面和第二表面；和設(shè)置在第一表面上的至少一個(gè)片狀結(jié)構(gòu)，該片狀結(jié)構(gòu)包括由導(dǎo)電材料制成的導(dǎo)電區(qū)域，其中該低通透波超材料的介質(zhì)層和片狀結(jié)構(gòu)使得該低通透波超材料具有這樣的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率:使得電磁波在通過該低通透波超材料時(shí)，工作頻段的電磁波穿透該低通透波超材料，而高于工作頻段的電磁波被截止。
[0007]此外，本發(fā)明還提供了一種天線罩和一種天線系統(tǒng)。
[0008]應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，低通透波超材料包括多層功能層，各功能層包括:介質(zhì)層和設(shè)置在介質(zhì)層上的片狀結(jié)構(gòu)，多層功能層中至少一層功能層的片狀結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電片。將片狀結(jié)構(gòu)置于介質(zhì)層上，多層功能層中至少一層功能層的片狀結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電片，這樣能夠調(diào)節(jié)低通透波超材料的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率，可以使得電磁波通過本發(fā)明的低通透波超材料時(shí)，工作頻段的電磁波能高效率穿透，有效地截止高于工作頻段的電磁波，從而解決了天線罩對工作頻段外的電磁波抑制效果不好的問題，進(jìn)而達(dá)到了增強(qiáng)對工作頻段外的電磁波的抑制的效果。
【附圖說明】
[0009]構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0010]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的低通透波超材料的實(shí)施例一的主視示意圖；以及
[0011]圖2示出了圖1的低通透波超材料的側(cè)視示意圖；
[0012]圖3示出了圖1的低通透波超材料的S21參數(shù)仿真曲線示意圖；
[0013]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的低通透波超材料的實(shí)施例二的主視示意圖；
[0014]圖5示出了圖4的低通透波超材料在電磁波入射角為0°時(shí)，TE模的頻率響應(yīng)仿真圖；
[0015]圖6示出了圖4的低通透波超材料在電磁波入射角為10°時(shí)，TE模的頻率響應(yīng)仿真圖；
[0016]圖7示出了圖4的低通透波超材料在電磁波入射角為20°時(shí)，TE模的頻率響應(yīng)仿真圖；
[0017]圖8示出了圖4的低通透波超材料在電磁波入射角為30°時(shí)，TE模的頻率響應(yīng)仿真圖；
[0018]圖9示出了圖4的低通透波超材料在電磁波入射角為0°時(shí)，TM模的頻率響應(yīng)仿真圖；
[0019]圖10示出了圖4的低通透波超材料在電磁波入射角為10°時(shí)，TM模的頻率響應(yīng)仿真圖；
[0020]圖11示出了圖4的低通透波超材料在電磁波入射角為20°時(shí)，TM模的頻率響應(yīng)仿真圖；
[0021]圖12示出了圖4的低通透波超材料在電磁波入射角為30°時(shí)，TM模的頻率響應(yīng)仿真圖；
[0022]圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的低通透波超材料的實(shí)施例三中的第一結(jié)構(gòu)層的主視示意圖；
[0023]圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的低通透波超材料的實(shí)施例三中的第二結(jié)構(gòu)層的主視示意圖；
[0024]圖15示出了根據(jù)本發(fā)明的低通透波超材料的實(shí)施例三的側(cè)視示意圖；以及
[0025]圖16示出了圖15的低通透波超材料的S21參數(shù)仿真曲線示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0027]如圖1所示，實(shí)施例一的低通透波超材料包括多層功能層，各功能層包括介質(zhì)層10和設(shè)置在介質(zhì)層10上的片狀結(jié)構(gòu)，該片狀結(jié)構(gòu)包括由導(dǎo)電材料制成的導(dǎo)電區(qū)域。圖1示出了多層功能層中按照實(shí)施例一的一層功能層。在實(shí)施例一中，該層功能層的片狀結(jié)構(gòu)包括由導(dǎo)電材料制成的導(dǎo)電區(qū)域，此外還包括形成在該導(dǎo)電區(qū)域內(nèi)的環(huán)形非導(dǎo)電區(qū)域。換句話說，該片狀結(jié)構(gòu)為矩形鏤空環(huán)結(jié)構(gòu)11。
[0028]應(yīng)用實(shí)施例一的技術(shù)方案，多層功能層中至少一層功能層包括一個(gè)或多個(gè)片狀結(jié)構(gòu)，這樣能夠調(diào)節(jié)低通透波超材料的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率，可以使得電磁波通過實(shí)施例一的低通透波超材料時(shí)，工作頻段的電磁波能高效率穿透，有效地截止高于工作頻段的電磁波，從而解決了天線罩對工作頻段外的電磁波抑制效果不好的問題，進(jìn)而達(dá)到了增強(qiáng)對工作頻段外的電磁波的抑制的效果。
[0029]實(shí)施例一的低通透波超材料能夠?qū)波段的電磁波起到了很好的透波作用。矩形鏤空環(huán)結(jié)構(gòu)11可以使用任意金屬材料制成，例如金、銀或銅或幾種金屬的混合物。也可以使用任何導(dǎo)電的非金屬材料制成。所使用的任意金屬材料的原始形態(tài)可以是固體、液體、流狀體或粉狀物。當(dāng)然，實(shí)施例一中的片狀結(jié)構(gòu)也可以為其他形狀的鏤空結(jié)構(gòu)，比如圓形鏤空環(huán)結(jié)構(gòu)或橢圓形鏤空環(huán)結(jié)構(gòu)，鏤空的環(huán)形非導(dǎo)電區(qū)域也可以包括多個(gè)環(huán)形非導(dǎo)電區(qū)域。這些環(huán)形非導(dǎo)電區(qū)域彼此不相交或重疊。
[0030]為了進(jìn)一步擴(kuò)大實(shí)施例一的低通透波超材料所能夠透過的電磁波的波段，如圖2所示，介質(zhì)層10具有相對的兩個(gè)表面，所述兩個(gè)表面上均設(shè)置有所述片狀結(jié)構(gòu)，即方形鏤空環(huán)結(jié)構(gòu)11。介質(zhì)層10優(yōu)選為正方形。
[0031]在實(shí)施例一中，各結(jié)構(gòu)參數(shù)如下:介質(zhì)層10的相對介電常數(shù)為2.8，厚度為6mm，長度和寬度均為5.3mm ;方形鏤空單環(huán)結(jié)構(gòu)11的外邊緣的長度和寬度為2.5mm,內(nèi)邊緣的長度和寬度為2.3mm，厚度為0.018mm，也就是說，片狀結(jié)構(gòu)的厚度為0.018mm，方形鏤空環(huán)結(jié)構(gòu)11由液態(tài)銀制成。
[0032]圖3示出了實(shí)施例一的低通透波超材料的S21參數(shù)仿真曲線示意圖。如圖3所示，圖中橫軸為天線的工作頻率，縱軸為S21參數(shù)。其中天線的工作頻率的單位為GHz，S21參數(shù)的單位為dB。從圖中可以看出當(dāng)天線的電磁波輻射到上述實(shí)施例中的帶阻濾波超材料時(shí)的S21參數(shù)仿真結(jié)果。電磁波照射到實(shí)施例一的仿真結(jié)果示出，電磁波