本發(fā)明涉及天線罩,更具體地說(shuō),涉及一種超材料天線罩。
背景技術(shù):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(nèi)部的多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)構(gòu)成的?;蹇梢蕴摂M地劃分為矩形陣列排布的多個(gè)基板單元,每個(gè)基板單元上附著有人造微結(jié)構(gòu),從而形成一個(gè)超材料單元,整個(gè)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(wú)數(shù)的晶格按照一定的排布構(gòu)成的。每個(gè)超材料單元上的人造微結(jié)構(gòu)可以相同或者不完全相同。人造微結(jié)構(gòu)是由金屬絲組成的具有一定幾何圖形的平面或立體結(jié)構(gòu),例如組成圓環(huán)形、工字形的金屬絲等。由于人造微結(jié)構(gòu)的存在,每個(gè)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(gòu)成的超材料對(duì)電場(chǎng)和磁場(chǎng)呈現(xiàn)出特殊的響應(yīng)特性;通過(guò)對(duì)人造微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不同的具體結(jié)構(gòu)和形狀,可以改變整個(gè)超材料的響應(yīng)特性。目前的天線罩通常使用常規(guī)材料,比如玻璃鋼等,透波性能不太高,在惡劣環(huán)境,抗干擾能力較差,而且頻帶較窄。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于,針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述透波性能不高、抗干擾能力較差、頻帶較窄的缺陷,提供一種超材料天線罩。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種超材料天線罩,包括至少一個(gè)超材料片層,每一超材料片層包括相對(duì)設(shè)置的第一基板和第二基板,第一基板和第二基板之間夾設(shè)有陣列排布的多個(gè)人造微結(jié)構(gòu);所述人造微結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)L形的第一金屬線和第二金屬線,其中第一金屬線繞其直角頂點(diǎn)旋轉(zhuǎn)180度后的圖形與第二金屬線相同;第一金屬線與第二金屬線相互拼接形成一封閉矩形。在本發(fā)明所述的天線罩中,第一金屬線包括第一分支和第二分支,且第一分支的長(zhǎng)度大于第二分支的長(zhǎng)度。在本發(fā)明所述的天線罩中,第二金屬線包括第三分支和第四分支,且第三分支的長(zhǎng)度大于第四分支的長(zhǎng)度。在本發(fā)明所述的天線罩中,所述人造微結(jié)構(gòu)通過(guò)蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻的方法分別附著在第一基板或第二基板上。在本發(fā)明所述的天線罩中,所述超材料片層的厚度為5.318mm,其中,第一基板及第二基板的厚度均為2.65mm,多個(gè)第一人造微結(jié)構(gòu)的厚度為0.018mm。在本發(fā)明所述的天線罩中,所述基板由FR-4復(fù)合材料制成。在本發(fā)明所述的天線罩中,所述第一金屬線與第二金屬線的線寬為0.2mm。在本發(fā)明所述的天線罩中,所述第二分支與所述第四分支的距離為0.2mm。在本發(fā)明所述的天線罩中,所述第一分支與所述第三分支的距離為1.4mm。在本發(fā)明所述的天線罩中,所述人造微結(jié)構(gòu)由銅線或者銀線制成。實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)方案,具有以下有益效果:通過(guò)在基板上附著特定形狀的人造微結(jié)構(gòu),得到需要的電磁響應(yīng),使得基于超材料的天線罩的透波性能增強(qiáng),抗干擾能力增加,頻帶達(dá)到5G以上。附圖說(shuō)明下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明,附圖中:圖1是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的超材料天線罩的一個(gè)超材料片層的結(jié)構(gòu)示意圖;圖2是由多個(gè)圖1所示的超材料片層堆疊形成的超材料天線罩的結(jié)構(gòu)示意圖;圖3是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的超材料片層的透視示意圖;圖4是人造微結(jié)構(gòu)的示意圖;圖5是超材料天線罩的S21參數(shù)示意圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明提供了一種超材料天線罩,包括至少一個(gè)超材料片層1,如圖1和圖2所示。每個(gè)超材料片層1包括兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的基板和附著在兩基板之間的陣列排布的人造微結(jié)構(gòu)。當(dāng)超材料片層1有多個(gè)時(shí),各個(gè)超材料片層1沿垂直于片層的方向疊加,并通過(guò)機(jī)械連接、焊接或粘合的方式組裝成一體,如圖2所示。圖3示出了超材料片層的拆分結(jié)構(gòu)示意圖。包括至少一個(gè)超材料片層1,每個(gè)超材料片層1包括兩塊相同的均勻等厚的片狀基板:相對(duì)設(shè)置的第一基板10和第二基板20,第一基板10的面向第二基板20的表面上附著有陣列排布的人造微結(jié)構(gòu)30。另外,為了提高天線罩的機(jī)械性能,還可以在圖示的超材料片層1兩側(cè)增設(shè)高分子材料層(未示出),如采用PP材料(聚丙烯,Polypropylene)等。圖中所示的每一人造微結(jié)構(gòu)所在的虛擬單元格的邊長(zhǎng)是4mm。如圖4所示,人造微結(jié)構(gòu)30呈所述人造微結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)L形的第一金屬線A和第二金屬線B,其中第一金屬線A繞其直角頂點(diǎn)旋轉(zhuǎn)180度后的圖形與第二金屬線B相同;第一金屬線A與第二金屬線B相互拼接形成一封閉矩形M。第一基板10和第二基板20之間通過(guò)填充液態(tài)基板原料或者通過(guò)組裝相互連接在一起。人造微結(jié)構(gòu)30通過(guò)蝕刻的方式附著在第一基板10或第二基板20上,當(dāng)然人造微結(jié)構(gòu)30也可以采用電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或者離子刻等方式附著在第一基板10或第二基板20上。基板采用FR-4材料,當(dāng)然也可以采用其他材料制成,比如陶瓷、聚四氟乙烯、鐵電材料、鐵氧材料或者鐵磁材料制成。人造微結(jié)構(gòu)30采用銅線制成,當(dāng)然也可以采用銀線、ITO、石墨或者碳納米管等導(dǎo)電材料制成。圖4中,第一金屬線A包括第一分支A1和第二分支A2,且第一分支A1的長(zhǎng)度大于第二分支A2的長(zhǎng)度。第二金屬線B包括第三分支B1和第四分支B2,且第三分支B1的長(zhǎng)度大于第四分支B2的長(zhǎng)度。在一優(yōu)選實(shí)施例中,超材料片層的厚度為5.318mm,其中,第一基板10及第二基板20的厚度均為2.65mm,多個(gè)第一人造微結(jié)構(gòu)的厚度為0.018mm。第一金屬線A與第二金屬線B的線寬為w=0.2mm。第一分支A1和第三分支B1的長(zhǎng)度為a=2.25mm,第二分支A2和第四分支B2的長(zhǎng)度為b=1.6mm。第二分支A2與第四分支B2的距離為c=0.2mm。第一分支A1與所述第三分支B1的距離為1.4mm。本實(shí)施例的超材料天線罩的S參數(shù)隨頻率變化的示意圖如圖5所示,在7.3-13GHz頻帶內(nèi),透波系數(shù)S21較小,天線罩的整體具有良好的透波性能。本發(fā)明通過(guò)調(diào)節(jié)微結(jié)構(gòu)尺寸,來(lái)改變材料的相對(duì)介電常數(shù)、折射率和阻抗,最大限度的增加入射電磁波的透射,減少了傳統(tǒng)天線罩設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)材料低介電常數(shù)的限制。在一定頻率范圍內(nèi),有一個(gè)比較好的透波效果,而且頻率范圍比較寬。采用在FR4基板上印制金屬微結(jié)構(gòu),很大程度上降低了工藝復(fù)雜性和操作成本。本發(fā)明通過(guò)在基板上附著特定形狀的人造微結(jié)構(gòu),得到需要的電磁響應(yīng),使得基于超材料的天線罩的透波性能增強(qiáng),抗干擾能力增加,頻帶達(dá)到5G以上。上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述,但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式,上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的,而不是限制性的,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下,在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下,還可做出很多形式,這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。