[發明專利]大角度透波超材料及其天線罩和天線系統

有效

• 申請號: 201210226220.7
• 申請日: 2012-07-03
• 公開（公告）號: CN102760965A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: 劉若鵬;趙治亞;方小偉;陳智偉;吳煜鋒;張嶺
• 申請（專利權）人: 深圳光啟創新技術有限公司
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00;H01Q1/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及透波超材料，更具體地說，涉及大角度透波超材料及其天線罩和天線系統。

背景技術

超材料，俗稱超材料，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部的多個人造微結構構成的。基板可以虛擬地劃分為矩形陣列排布的多個基板單元，每個基板單元上附著有人造微結構，從而形成一個超材料單元，整個超材料是由很多這樣的超材料單元組成的，就像晶體是由無數的晶格按照一定的排布構成的。每個超材料單元上的人造微結構可以相同或者不完全相同。人造微結構是由金屬絲組成的具有一定幾何圖形的平面或立體結構，例如組成圓環形、工字形的金屬絲等。

由于人造微結構的存在，每個超材料單元具有不同于基板本身的電磁特性，因此所有的超材料單元構成的超材料對電場和磁場呈現出特殊的響應特性；通過對人造微結構設計不同的具體結構和形狀，可以改變整個超材料的響應特性。

一般情況下，天線系統都會設置有天線罩。天線罩的目的是保護天線系統免受風雨、冰雪、沙塵和太陽輻射等的影響，使天線系統工作性能比較穩定、可靠。同時減輕天線系統的磨損、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。

目前制備天線罩的材料多采用介電常數和損耗角正切低、機械強度高的材料，如玻璃鋼、環氧樹脂、高分子聚合物等，材料的介電常數具有不可調節性。結構上多為均勻單壁結構、夾層結構和空間骨架結構等，罩壁厚度的設計需兼顧工作波長、天線罩尺寸和形狀、環境條件、所用材料在電氣和結構上的性能等因素，較難達到高透波要求，即使在保證高透射率的條件下也不具備大角度透波功能。而且，天線罩的工作頻段較窄，在不同的頻段需求下需要更換天線罩，無法實現資源的重復使用，導致資源的浪費以及設備成本的提高。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述透波性能較差、工作頻段較窄且不具備大角度透波功能的缺陷，提供一種大角度透波超材料及其天線罩和天線系統。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種大角度透波超材料，包括多個超材料片層，每一超材料片層包括基板和陣列排布在所述基板上的多個形狀和尺寸相同的人造微結構；相鄰超材料片層的人造微結構形狀不同。

在本發明所述的大角度透波超材料中，所述人造微結構包括金屬貼片和十字形結構；多個超材料片層的基板上依次間隔排布有金屬貼片和十字形結構。

在本發明所述的大角度透波超材料中，所述大角度透波超材料包括四個超材料片層，第一超材料片層和第三超材料片層的基板上陣列排布有金屬貼片，第二超材料片層和第四超材料片層的基板上陣列排布有十字形結構。

在本發明所述的大角度透波超材料中，第一超材料片層的基板上陣列排布的金屬貼片與第三超材料片層的基板上陣列排布的金屬貼片尺寸不同；

第二超材料片層的基板上陣列排布的十字形結構與第四超材料片層的基板上陣列排布的十字形結構尺寸相同。

在本發明所述的大角度透波超材料中，第四超材料片層的基板的兩個相對表面分別陣列排布有十字形結構和金屬貼片，其中靠近第三超材料片層的表面陣列排布十字形結構，遠離第三超材料片層的表面陣列排布金屬貼片，且第四超材料片層的基板上陣列排布的金屬貼片與第一超材料片層的基板上陣列排布的金屬貼片尺寸相同。

在本發明所述的大角度透波超材料中，第一超材料片層和第三超材料片層的基板上陣列排布的金屬貼片為正方形金屬貼片。

在本發明所述的大角度透波超材料中，第一超材料片層的基板上陣列排布的正方形金屬貼片的邊長為1.4mm；

第三超材料片層的基板上陣列排布的正方形金屬貼片的邊長為1.6mm。

在本發明所述的大角度透波超材料中，十字形結構均由兩根垂直平分的金屬線構成，每一金屬線的線寬為0.2mm，長度為3.4mm。

在本發明所述的大角度透波超材料中，所述大角度透波超材料包括五個超材料片層，第一、第三、第五超材料片層的基板上陣列排布有金屬貼片，第二、第四超材料片層的基板上陣列排布有十字形結構；

第二超材料片層的基板上陣列排布的十字形結構與第四超材料片層的基板上陣列排布的十字形結構尺寸相同；

第一超材料片層的基板上陣列排布的金屬貼片與第三超材料片層的基板上陣列排布的金屬貼片尺寸不同，第一超材料片層的基板上陣列排布的金屬貼片與第五超材料片層的基板上陣列排布的金屬貼片尺寸相同。