[發(fā)明專利]一種具有天線罩的天線系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2011-06-01
• 公開（公告）號: CN102800959A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發(fā)明（設計）人: 劉若鵬;徐冠雄;楊松濤;陳智超
• 申請（專利權）人: 深圳光啟高等理工研究院;深圳光啟創(chuàng)新技術有限公司
• 主分類號: H01Q1/42
• 分類號: H01Q1/42;H01Q15/02;H01Q19/06
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技術領域

本發(fā)明涉及一種天線系統(tǒng)，具體地涉及一種具有天線罩的天線系統(tǒng)。

背景技術

天線通常置于露天工作，直接受到自然界中暴風雨、冰雪、沙塵以及太陽輻射等的侵襲，致使天線精度降低、壽命縮短以及工作可靠性變差。天線罩可以保護天線系統(tǒng)免受外部環(huán)境影響?？梢蕴岣咛炀€系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時減輕天線系統(tǒng)的磨損、腐蝕和老化，延長天線的使用壽命。對于高速飛行的飛行器中的天線，天線罩還可以解決高溫、空氣動力負荷和其他負荷給天線帶來的問題。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，在一定程度上影響天線的電氣性能。

超材料作為一種材料設計理念以及研究前沿，越來越引起人們的關注，所謂超材料，是指一些具有天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的人工復合結構或復合材料。通過對材料的物理結構進行有序設計，可突破某些天然材料的限制，從而獲得超出自然界固有的普通材料的超常性能。

超材料包括由金屬線構成的具有一定圖案形狀的的人造微結構和人造微結構所附著的基材，多個人造微結構在基材上陣列排布，基材對人造微結構起到支撐作用，可為任何與人造微結構不同的材料。這兩種材料的疊加會在空間中產(chǎn)生一個等效介電常數(shù)與磁導率，這兩個物理參數(shù)分別對應了材料整體的電場響應與磁場響應。

人造微結構的等效介電常數(shù)和等效磁導率由超材料基本單元的幾何尺寸參數(shù)決定，可人為設計和控制。由于人造微結構可以具有人為設計的電磁參數(shù)，從而超材料可以產(chǎn)生許多新奇的現(xiàn)象，為實現(xiàn)電磁波的匯聚提供了可能。

各向異性的超材料中的每個人造微結構為非90度旋轉(zhuǎn)對稱結構，即繞微結構上任一軸旋轉(zhuǎn)90度后與微結構旋轉(zhuǎn)之前不重合，如“I”形或者“I”形的衍生形如形，每個人造微結構的折射率橢球的非尋常光光軸不垂直且不平行于入射電磁波的傳播方向。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術問題是：天線露天工作時容易受到自然界中暴風雨、冰雪、沙塵和太陽輻射的侵襲導致天線精度降低，以及現(xiàn)有天線罩容易對天線發(fā)出的電磁波產(chǎn)生吸收和反射的缺陷，提供一種具有超材料天線罩的天線系統(tǒng)，該系統(tǒng)既可以保護天線不受外部環(huán)境的干擾，又可以對天線發(fā)出的電磁波進行匯聚提高天線的方向性。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種具有天線罩的天線系統(tǒng)，包括天線罩、位于天線罩內(nèi)的天線、以及支撐天線罩的天線支架，所述天線罩包括具有各向異性的超材料面板，所述超材料面板由超材料片層堆疊而成，每個超材料片層包括片狀的基板和附著在基板上的多個人造微結構，每個人造微結構為非90度旋轉(zhuǎn)對稱結構，每個人造微結構的折射率橢球的非尋常光光軸不垂直且不平行于所述天線發(fā)出的電磁波的傳播方向，所述超材料面板沿天線發(fā)出的電磁波的入射方向看過去折射率相對于所述超材料面板的中心軸徑向?qū)ΨQ且隨著半徑的增加折射率逐漸變小同時折射率的變化率逐漸增大。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述超材料的人造微結構相對于所述中心軸徑向?qū)ΨQ排布，相對于中心軸徑向?qū)ΨQ排布的所述人造微結構的折射率橢球的非尋常光光軸延長后相交于所述中心軸上的一點，且所述非尋常光光軸的延長線相交形成一個夾角，所述夾角的開口方向與天線發(fā)出的電磁波的傳播方向相反。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述人造微結構具有相同的幾何形狀。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述人造微結構相對于所述中心軸徑向?qū)ΨQ分布，所述人造微結構的尺寸隨折射率的減小而減小，所述人造微結構隨著半徑的增大所述人造微結構的尺寸逐漸減小。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，相同半徑且沿所述中心軸的軸向平行的一行人造微結構其對應的各個折射率橢球的非尋常光光軸相互平行。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，相同半徑且沿軸向平行的一行人造微結構其尺寸相同。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述超材料面板的入射面和出射面設置有阻抗匹配層。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述人造微結構通過蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻附著于所述基材上。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述人造微結構為“I”形

在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述人造微結構為“I”形的衍生形。

實施本發(fā)明的天線系統(tǒng)，具有以下有益效果：該天線系統(tǒng)由于具有天線罩，可以使天線免受外部環(huán)境的影響，另外由于使用各向異性的超材料做為天線罩并且通過設計折射率由中間向周圍逐漸減小，可以進一步提高天線的方向性；另外通過在超材料面板的入射面和出射面分別設置阻抗匹配層可以減少對天線發(fā)出的電磁波的吸收和反射。

附圖說明