[發明專利]一體化可調制超材料天線罩和天線組件

在審

• 申請號: 202010560743.X
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111585012A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 李謙;邱長泉;劉彥明;榮利霞;董果香;王醫民;韓高;劉宇航;袁延榮;張政;李謹
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學;北京臨近空間飛行器系統工程研究所
• 主分類號: H01Q1/28
• 分類號: H01Q1/28;H01Q1/42;H01Q1/52;H01Q3/46;H01Q9/04;H01Q15/02;H01Q15/00
• 代理公司: 西安知誠思邁知識產權代理事務所(普通合伙) 61237
• 代理人: 麥春明

本發明公開了一種一體化可調制超材料天線罩和天線組件，包括高增益天線和超材料天線罩，超材料天線罩由三層陣列超材料板疊加固定形成，陣列超材料板由介質板和超材料單元組成，且超材料單元從上到下、從左到右均勻排布在介質板上形成N×N陣列，N≥7；陣列超材料板采用零折射率超材料板，高增益天線為工作頻段為10GHz的微帶貼片天線，超材料單元是兩端向內折彎的工字型金屬結構，其長度和寬度均為5mm，其折彎長度為1.85mm。陣列超材料板中上下、左右相鄰的兩個超材料單元的間隙為0.4~0.6mm，高增益天線與超材料天線罩的間距為21~25mm，微帶貼片天線的增益達到9.572dBi，獲得高效率透射。

技術領域

本發明屬于飛行器平臺艙內無線通信與電磁屏蔽技術領域，涉及一種一體化可調制超材料天線罩和天線組件。

背景技術

目前，絕大多數飛行器的內部通信仍然依靠各類常規線纜設備傳輸數字信息和控制信號，使用飛行器內部的數據通信線纜進行通信，由于其固定件、接插件及其他輔助器件占整個飛行器總重量的10%~15%，這些會對各類飛行器的飛行任務造成了沉重的負擔和成本浪費。為避免飛行器內部的數據通信線纜、固定件、接插件及其他輔助器件對各類飛行器的飛行任務造成沉重的負擔和成本浪費，國內外各類研究機構都在積極的對飛行器內部通信線纜進行減負，如使用無線技術進行通信，但在在狹小的密閉金屬艙體內，電源、雷達信號源、數字通信源等有源或無源的部件會相互影響并產生一個異常復雜的電磁傳輸環境，包括不同頻率的電磁波、脈沖、數據信號、噪聲等，這些決定了艙內異常復雜的電磁傳輸環境是無線數據傳輸系統需要面對的首要問題，因此需要解決電磁屏蔽的問題。但目前常使用的電磁隔離技術有靜電屏蔽和電磁屏蔽，它們都需要有完整的高導電性的材料作為電磁屏蔽結構覆蓋相應的結構表面，如果將這些傳統屏蔽應用于艙內無線通信系統，意味著無線系統需要負擔額外的重量和較差的無線通信信道，得不償失。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種一體化可調制超材料天線罩和天線組件，以解決現有飛行器內部采用無線通訊時電磁信號受艙內通訊設備干擾較大的問題。

本發明實施例所采用的技術方案是，一體化可調制超材料天線罩和天線組件，包括高增益天線和超材料天線罩，超材料天線罩由三層陣列超材料板疊加固定形成，陣列超材料板由介質板和超材料單元組成，且超材料單元從上到下、從左到右均勻排布在介質板上形成N×N陣列，N≥7。

進一步的，所述陣列超材料板采用零折射率超材料板。

進一步的，所述超材料單元是兩端向內折彎的工字型金屬結構，其長度和寬度均為5mm，其折彎長度為1.85mm。

進一步的，所述陣列超材料板中上下、左右相鄰的兩個超材料單元的間隙為0.4~0.6mm。

進一步的，所述高增益天線與超材料天線罩的間距為21~25mm。

進一步的，所述陣列超材料板是印制有超材料單元的PCB板。

進一步的，所述高增益天線為微帶貼片天線。

進一步的，所述微帶貼片天線的工作頻段為10GHz。

本發明實施例的有益效果是，提出一種一體化可調制超材料天線罩和天線組件，采用由三層陣列超材料板疊加固定形成的超材料天線罩，并對應采用經過優化的10GHz微帶貼片天線作為輻射源，通過調整超材料單元的結構參數及分布周期造成的相位梯度控制電磁波的透射與反射，在10GHz頻段上具備良好的帶內透射、帶外阻止特性，實現了超材料天線罩的波束聚集功能以及10GHz頻段的帶內透射、帶外阻止的屏蔽結構的小型化，并且有效降低了天線罩與輻射源之間的電磁耦合現象，增強了天線的發射強度，提高天線系統的整體效率，所得一體化可調制超材料天線罩和天線組件的主瓣波束向中心方向收縮，波束更加匯聚，增益達到9.572dBi，獲得高效率透射，解決了現有飛行器內部采用無線通訊時電磁信號受艙內通訊設備干擾較大的問題。

附圖說明