[發(fā)明專利]寬頻帶阻超材料及其寬頻帶阻超材料天線罩和天線系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210268608.3
• 申請(qǐng)日: 2012-07-31
• 公開（公告）號(hào): CN102856654A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉若鵬;趙治亞;方小偉;付少麗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H01Q15/00
• 分類號(hào): H01Q15/00;H01Q1/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超材料及由其制成的超材料天線罩和天線系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種設(shè)計(jì)新穎的寬頻帶阻超材料及由其制成的寬頻帶阻超材料天線罩和天線系統(tǒng)。

背景技術(shù)

超材料是一種具有天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的人工復(fù)合結(jié)構(gòu)材料。當(dāng)前，人們?cè)诨迳现芷谛缘嘏帕芯哂幸欢◣缀涡螤畹娜斯の⒔Y(jié)構(gòu)來形成超材料。由于可以利用人工微結(jié)構(gòu)的幾何形狀和尺寸以及排布來改變超材料空間各點(diǎn)的介電常數(shù)和/或磁導(dǎo)率，使其產(chǎn)生預(yù)期的電磁響應(yīng)，以控制電磁波的傳播，故而，在多個(gè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，成為各國(guó)科研人員爭(zhēng)相研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。特別是將超材料做為具有良好透波性能的透波材料，并用來制作天線罩已有相當(dāng)研究。

傳統(tǒng)上，制造天線罩時(shí)多采用介電常數(shù)和損耗角正切低、機(jī)械強(qiáng)度高的材料，如玻璃鋼、環(huán)氧樹脂和ABS以及UPVC等高分子聚合物。盡管由這些材料制成的天線罩可使天線免受外界惡劣環(huán)境的影響，而且對(duì)天線的發(fā)送和/或接收的電磁波的損耗較小，但是由于這種天線罩通常是帶通天線罩，用于艦船雷達(dá)系統(tǒng)(其工作頻率一般為3GHz)時(shí)，會(huì)在某些頻段(如X波段或更高頻率)產(chǎn)生諧振，并且在高頻時(shí)出現(xiàn)很多柵瓣，使某些頻率和入射角的雷達(dá)散射截面(英文為Radar?Cross?Section，簡(jiǎn)稱RCS)增大，這樣雷達(dá)非統(tǒng)容易暴露。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種具有良好透波性能的寬頻帶阻超材料及由其制成的寬頻帶阻超材料天線罩和天線系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種寬頻帶阻超材料，其包括至少一超材料片層，所述超材料片層包括介質(zhì)基板和兩分別附著于所述介質(zhì)基板的兩相對(duì)表面的結(jié)構(gòu)層，每一結(jié)構(gòu)層包括多個(gè)呈正六邊形的金屬微結(jié)構(gòu)，所述兩結(jié)構(gòu)層中位于所述介質(zhì)基板的對(duì)應(yīng)位置的兩金屬微結(jié)構(gòu)組成一對(duì)，每一結(jié)構(gòu)層中任兩相鄰金屬微結(jié)構(gòu)的兩相鄰邊相互平行。

優(yōu)選地，每一金屬微結(jié)構(gòu)的外接圓的半徑為2.72～2.95mm。

優(yōu)選地，每一金屬微結(jié)構(gòu)包括六條首尾相接而構(gòu)成封閉環(huán)的金屬線段，所述六條金屬線段的長(zhǎng)度相等、寬度相等，寬度均為0.13～0.20mm。

優(yōu)選地，任兩相鄰金屬微結(jié)構(gòu)的兩相鄰金屬線段相互平行。

優(yōu)選地，任兩相鄰金屬線段的間距均相等，均為0.25～0.32mm。

優(yōu)選地，每一金屬微結(jié)構(gòu)的外接圓的半徑為2.85mm；每一金屬微結(jié)構(gòu)的各金屬線段的寬度均為0.17mm、厚度均為0.018mm；任兩相鄰金屬微結(jié)構(gòu)的兩相互平行的金屬線段的間距為0.28mm；所述介質(zhì)基板的厚度為9mm。

優(yōu)選地，所述介質(zhì)基板由聚四氟乙烯(F4B)制成。

優(yōu)選地，每一金屬微結(jié)構(gòu)的金屬線段由銅制成。

一種寬頻帶阻超材料天線罩，其包括至少一超材料片層，所述超材料片層包括介質(zhì)基板和兩分別附著于所述介質(zhì)基板的兩相對(duì)表面的結(jié)構(gòu)層，每一結(jié)構(gòu)層包括多個(gè)呈正六邊形的金屬微結(jié)構(gòu)，所述兩結(jié)構(gòu)層中位于所述介質(zhì)基板的對(duì)應(yīng)位置的兩金屬微結(jié)構(gòu)組成一對(duì)，每一結(jié)構(gòu)層中任兩相鄰金屬微結(jié)構(gòu)的兩相鄰邊相互平行。

一種天線系統(tǒng)，包括天線和設(shè)置于所述天線接收和/或發(fā)射的電磁波的傳播方向上的寬頻帶阻超材料天線罩，所述寬頻帶阻超材料天線罩包括至少一超材料片層，所述超材料片層包括介質(zhì)基板和兩分別附著于所述介質(zhì)基板的兩相對(duì)表面的結(jié)構(gòu)層，每一結(jié)構(gòu)層包括多個(gè)呈正六邊形的金屬微結(jié)構(gòu)，所述兩結(jié)構(gòu)層中位于所述介質(zhì)基板的對(duì)應(yīng)位置的兩金屬微結(jié)構(gòu)組成一對(duì)，每一結(jié)構(gòu)層中任兩相鄰金屬微結(jié)構(gòu)的兩相鄰邊相互平行。

本發(fā)明寬頻帶阻超材料及由其制成的寬頻帶阻超材料天線罩和天線系統(tǒng)具有以下有益效果：由于其超材料片層的兩表面上均具有多個(gè)呈正六邊形的金屬微結(jié)構(gòu)，且任兩相鄰金屬微結(jié)構(gòu)的兩相鄰邊相互平行，從而使任兩相鄰金屬微結(jié)構(gòu)的中心的間距變小，可抑制超寬的高頻段內(nèi)的電磁波而具有寬頻帶阻功能，而對(duì)于低頻段的電磁波，其透波率高，且反射小，具有良好的透波性能。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明寬頻帶阻超材料的一個(gè)超材料片層的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中所述超材料片層的結(jié)構(gòu)層的平面示意圖；

圖3是用于構(gòu)成圖2中所述結(jié)構(gòu)層的一個(gè)金屬微結(jié)構(gòu)的放大示意圖；

圖4是圖1中一個(gè)呈長(zhǎng)方形的超材料單元樣品的反射系數(shù)S1和透射系數(shù)S2隨電磁波的頻率變化的響應(yīng)曲線圖；

圖5是本發(fā)明寬頻帶阻超材料天線罩和天線系統(tǒng)的示意圖。

圖中各標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)的名稱為：