[發(fā)明專(zhuān)利]多諧振超材料及其天線罩和天線系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210132993.9
• 申請(qǐng)日: 2012-04-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102694271A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉若鵬;趙治亞;方小偉;付少麗;張嶺
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01Q15/00
• 分類(lèi)號(hào): H01Q15/00;H01Q1/42
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超材料領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及多諧振超材料及其天線罩和天線系統(tǒng)。

背景技術(shù)

超材料，英文名稱(chēng)Metamaterial，是一種新型人工合成材料，是由非金屬材料制成的基板和附著在基板表面上或嵌入在基板內(nèi)部的多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)構(gòu)成的。人造微結(jié)構(gòu)是由金屬絲或其它導(dǎo)電材料制成的絲線組成的具有一定幾何圖形的平面或立體結(jié)構(gòu)，例如圓環(huán)形、工字形等。

由于人造微結(jié)構(gòu)的存在，使得整個(gè)超材料有著不同于基板本身的電磁特性，當(dāng)人造微結(jié)構(gòu)的形狀、尺寸分布不同時(shí)，超材料的各局部的電磁特性也響應(yīng)改變，從而使超材料整體表現(xiàn)出一些特殊的響應(yīng)特性；通過(guò)對(duì)人造微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不同的具體結(jié)構(gòu)和形狀，可以改變整個(gè)超材料的響應(yīng)特性。

在電磁波傳播過(guò)程中，當(dāng)需要對(duì)任一或幾個(gè)頻率的電磁波過(guò)濾、而其他頻率的電磁波通過(guò)時(shí)，現(xiàn)有的自然界材料很難達(dá)到這種要求，即便有也是只能過(guò)濾某一特定頻率的電磁波，不能按照需求不同而設(shè)計(jì)過(guò)濾不同的電磁波。由于超材料有可自由設(shè)計(jì)以獲得不同電磁響應(yīng)特征的優(yōu)點(diǎn)，人們轉(zhuǎn)向?qū)Τ牧线M(jìn)行研究，尤其設(shè)計(jì)具有特定形狀的人造微結(jié)構(gòu)，以期達(dá)到上述效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種多諧振超材料及其天線罩和天線系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：提供一種多諧振超材料，包括至少一個(gè)非導(dǎo)電材料制成的基板和附在所述基板表面上的多個(gè)相同且周期性排布的人造微結(jié)構(gòu)，每個(gè)所述人造微結(jié)構(gòu)為由導(dǎo)電材料制成的絲線所組成的具有幾何圖案的平面結(jié)構(gòu)，包括人字形線和繞所述人字形線外輪廓一周而成的人字形框線。

在本發(fā)明所述的多諧振超材料中，所述人造微結(jié)構(gòu)的人字形線包括三條相同且共端點(diǎn)的極線，任意相鄰兩條極線所成的角度均為120度，所述三條極線共同的端點(diǎn)為所述人字形線的中心點(diǎn)。

在本發(fā)明所述的多諧振超材料中，所述人字形框線包括三個(gè)相同的開(kāi)口框，所述三個(gè)開(kāi)口框依次首尾相接，且任一開(kāi)口框繞所述人字形線的中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)120度后與相鄰的開(kāi)口框重合。

在本發(fā)明所述的多諧振超材料中，每個(gè)所述開(kāi)口框?yàn)椤柏巍弊中危ㄏ嗷テ叫星议L(zhǎng)度相等的兩條平行線和垂直連接所述兩條平行線的連接線。

在本發(fā)明所述的多諧振超材料中，所述人造微結(jié)構(gòu)以其中一個(gè)人造微結(jié)構(gòu)的人字形線的一條極線所在的方向?yàn)樾小⒁耘c所述極線成60度的方向?yàn)榱小⑶倚虚g距等于列間距的方式周期性排布。

在本發(fā)明所述的多諧振超材料中，所述行間距和列間距在極線線長(zhǎng)的一倍至兩倍之間。

在本發(fā)明所述的多諧振超材料中，所述人字形線的每條極線的線長(zhǎng)為20.95mm，線寬0.3mm，每個(gè)人字形框線的開(kāi)口框的平行線的線長(zhǎng)為21.2mm，連接線的線長(zhǎng)為2mm，平行線和連接線的線寬均為0.25mm，相鄰兩人造微結(jié)構(gòu)的人字形線的中心點(diǎn)的距離為23.5mm。

在本發(fā)明所述的多諧振超材料中，構(gòu)成所述人造微結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電材料為金、銀或銅，或者為含有金、銀或銅的合金。

本發(fā)明還提供一種天線罩，用于罩設(shè)在天線本體上，包括如上所述所述的多諧振超材料。

本發(fā)明還提供一種天線系統(tǒng)，包括天線本體以及如上所述的天線罩，所述天線罩罩設(shè)于天線本體上，且與之間隔預(yù)設(shè)距離。

實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)方案，具有以下有益效果：具有本發(fā)明特殊人造微結(jié)構(gòu)的超材料能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)諧振頻率，且頻率在諧振頻率點(diǎn)附近的電磁波被阻止通過(guò)，而其他頻率的電磁波則高效率透過(guò)，因此具有這種多諧振超材料的天線罩及天線系統(tǒng)能夠選擇性透波，實(shí)現(xiàn)電磁波過(guò)濾功能。

附圖說(shuō)明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中：

圖1是依據(jù)本發(fā)明的多諧振超材料的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1所述多諧振超材料的俯視圖；

圖3是圖2中的人造微結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3所示人造微結(jié)構(gòu)的局部示意圖；

圖5是圖2中的人造微結(jié)構(gòu)的周期性排布方式的示意圖；

圖6是圖1所示的多諧振超材料的頻率響應(yīng)仿真圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種多諧振超材料，包括至少一個(gè)非導(dǎo)電材料制成的基板和附著在基板表面上的多個(gè)相同且周期性排布的人造微結(jié)構(gòu)。這里制造基板的非導(dǎo)電材料有多種選擇，例如陶瓷、FR4、F4B(聚四氟乙烯)、HDPE(高密度聚乙烯，High?Density?Polyethylene)、ABS(Acrylonitrile?Butadiene?Styrene)、鐵電材料、或者鐵磁材料等。