[發明專利]超材料頻選表面及由其制成的超材料頻選天線罩和天線系統

有效

• 申請號: 201210268699.0
• 申請日: 2012-07-31
• 公開（公告）號: CN103579771B
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發明（設計）人: 劉若鵬;趙治亞;法布里齊亞·蓋佐;佩爾·馬宗達
• 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

本發明涉及一種超材料頻選表面，其包括兩基板和置于所述兩基板之間的結構層，所述結構層包括多個呈陣列排布的金屬微結構，每個金屬微結構包括第一直線簇和第二直線簇，所述第一直線簇包括第一金屬線段和兩分別位于所述第一金屬線段的兩側且與所述第一金屬線段平行的第二金屬線段，所述第二直線簇包括垂直平分所述第一、第二金屬線段的第三金屬線段，且每個金屬微結構的第一、第二金屬線段分別與位于其周圍兩相對側的兩金屬微結構的第一、第二金屬線段相連接、第三金屬線段與位于其周圍另外兩相對側的兩金屬微結構的第三金屬線段相連接，而具有良好的電磁性能和頻選特性。本發明還涉及一種由此超材料頻選表面制成的超材料頻選天線罩和天線系統。

技術領域

本發明涉及超材料及由其制成的超材料天線罩和天線系統，更具體地說，涉及一種設計新穎的超材料頻選表面及由其制成的超材料頻選天線罩和天線系統。

背景技術

超材料是一種具有天然材料所不具備的超常物理性質的人工復合結構材料。當前，人們在基板上周期性地排列具有一定幾何形狀的人工微結構來形成超材料。由于可以利用人工微結構的幾何形狀和尺寸以及排布來改變超材料空間各點的介電常數和/或磁導率，使其產生預期的電磁響應，以控制電磁波的傳播，故而，在多個領域具有廣泛的應用前景，成為各國科研人員爭相研究的熱點領域之一。特別是可將超材料制作成具有良好透波性能的透波材料，并用來制作天線罩方面已有相當研究。

傳統上，制造天線罩時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、環氧樹脂和ABS以及UPVC等高分子聚合物。盡管這種天線罩不僅可使天線免受外界惡劣環境的影響，而且對天線的發送和/或接收的電磁波的損耗較小，但由于其波阻抗與空氣的波阻抗不同，電磁波在空氣與天線罩之間傳播時會發生反射，從而降低了天線的輻射效率和增益，嚴重影響天線的電磁性能。此外，有時需要天線罩具有頻率選擇(簡稱為“頻選”)特性，而傳統材料在制作上較復雜，成本較高。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，提供一種既具有良好的電磁性能又具有頻選特性的超材料頻選表面及由其制成的超材料頻選天線罩和天線系統。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種超材料頻選表面，其包括至少一超材料片層，所述超材料片層包括兩結合在一起的基板和置于所述兩基板之間的結構層，所述結構層包括多個呈陣列排布的金屬微結構，每個金屬微結構包括相互正交的第一直線簇和第二直線簇，所述第一直線簇包括第一金屬線段和兩分別位于所述第一金屬線段的兩側且與所述第一金屬線段平行的第二金屬線段，所述第二直線簇包括一垂直平分所述第一金屬線段和兩第二金屬線段的第三金屬線段，所述第一金屬線段垂直平分所述第三金屬線段，且每個金屬微結構的第一金屬線段和第二金屬線段分別與位于其周圍兩相對側的兩金屬微結構的第一金屬線段和第二金屬線段相連接、第三金屬線段與位于其周圍另外兩相對側的兩金屬微結構的第三金屬線段相連接。

優選地，每個金屬微結構及其所在的基板部分稱為一個超材料單元，每個金屬微結構的第一金屬線段與第三金屬線段的交點為該金屬微結構的中心，且與相應的超材料單元的中心重合。

優選地，每個金屬微結構的兩第二金屬線段與相應的超材料單元的邊界之間的距離相等，均為0.83～0.89mm。

優選地，每個金屬微結構的兩第二金屬線段與第一金屬線段之間的間距相等，均為3.96～4.02mm。

優選地，每個金屬微結構的兩第二金屬線段與第一金屬線段之間的間距相等，均為3.96～4.02mm。

優選地，所述兩基板的厚度為1.6～2.3mm。

優選地，每個金屬微結構的兩第二金屬線段與相應的超材料單元的邊界之間的距離均為0.85mm、兩第二金屬線段與第一金屬線段之間的間距均為4mm；每個金屬微結構的第一金屬線段、第二金屬線段和第三金屬線段的寬度均為0.1mm、厚度均為0.018mm；所述兩基板的厚度均為2mm。