[發明專利]超材料及其天線罩和天線系統

在審

• 申請號: 201210275369.4
• 申請日: 2012-08-03
• 公開（公告）號: CN103579773A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 劉若鵬;趙治亞;方小偉;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

本發明涉及材料領域，更具體地說，涉及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?；蹇梢蕴摂M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，損耗嚴重。

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，損耗嚴重的缺陷，提供一種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：構造一種超材料，所述超材料工作在L波段，包括至少一個超材料片層，每一超材料片層包括第一基板和陣列排布在所述第一基板上的多個尺寸相同的人造微結構；所述人造微結構為十字形結構。

在本發明所述的超材料中，每一超材料片層還包括覆蓋于所述多個人造微結構上的第二基板。

在本發明所述的超材料中，所述超材料片層中的第一基板可劃分為多個超材料單元，其中每一超材料單元上排布有一個所述人造微結構。

在本發明所述的超材料中，每一超材料單元的長和寬均為15mm。

在本發明所述的超材料中，每一十字形結構由兩條垂直平分的金屬絲構成。

在本發明所述的超材料中，每條金屬絲的長度為13~14mm，寬度為1mm，厚度為0.018mm。

在本發明所述的超材料中，每一人造微結構與其所在的超材料單元的邊界之間的距離為0.5~1mm。

在本發明所述的超材料中，所述第一基板和第二基板的厚度為2mm。

在本發明所述的超材料中，所述第一基板和第二基板由F4B復合材料制得。

本發明還提供一種天線罩，用于罩設在天線上，包括如上所述的超材料。

本發明還提供一種天線系統，包括天線以及如上所述的天線罩，所述天線罩罩設于天線上。

實施本發明的技術方案，具有以下有益效果：通過在基板上附著特定形狀的人造微結構，得到需要的電磁響應，使得基于超材料的天線罩的透波性能增強，抗干擾能力增加?？梢酝ㄟ^調節人造微結構的形狀、尺寸，來改變材料的相對介電常數、折射率和阻抗，從而實現與空氣的阻抗匹配，以最大限度的增加入射電磁波的透射，減少了傳統天線罩設計時對材料厚度和介電常數的限制。而且本發明的超材料及天線罩在L波段(1~2GHz)損耗極小，透波效率很高。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：

圖1是依據本發明一實施例的超材料的一個超材料片層的結構示意圖；

圖2是由多個圖1所示的超材料片層堆疊形成的超材料的結構示意圖；

圖3是依據本發明一實施例的超材料片層的結構示意圖；

圖4是人造微結構的示意圖；

圖5-6是超材料的S參數與純F4B復合材料的S參數的對比示意圖。

具體實施方式