專利名稱：透波材料及其天線罩和天線系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電磁材料領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種透波材料及其天線罩和天線系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
透波材料被廣泛應(yīng)用于天線罩、 天線窗等器材中，一方面作為具有一定機(jī)械強(qiáng)度和其他耐候性能的材料，為天線等電磁波信號(hào)發(fā)射、接收器件進(jìn)行保護(hù)，使其免受風(fēng)雨、冰雪、沙塵和太陽輻射等的影響，使天線系統(tǒng)工作性能比較穩(wěn)定、可靠，減輕天線系統(tǒng)的磨損、腐蝕和老化，延長(zhǎng)使用壽命，另一方面為了盡量少地影響天線發(fā)射的信號(hào)，需要具有很好的透波性能，一般采用透波性能好、損耗角正切值小、機(jī)械強(qiáng)度高的材料，如玻璃鋼、環(huán)氧樹月旨、聞分子聚合物等。但是現(xiàn)有的這些材料雖然具有一定的透波功能，但通常透波頻帶都較窄，限制了其應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種透波材料及其天線罩和天線系統(tǒng)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種透波材料，包括至少一個(gè)非金屬材料制成的基板和附在所述基板表面上的金屬箔，所述金屬箔上鏤空有多個(gè)環(huán)形槽。在本發(fā)明所述的透波材料中，所述透波材料包括三個(gè)依次層疊的基板，位于中間的基板其正面和背面分別附著有所述金屬箔，每個(gè)所述金屬箔上鏤空有多個(gè)環(huán)形槽。在本發(fā)明所述的透波材料中，所述環(huán)形槽為正六邊形槽，所述環(huán)形槽的外輪廓和內(nèi)輪廓為相互平行的正六邊形且共中心點(diǎn)。在本發(fā)明所述的透波材料中，所述環(huán)形槽在所述金屬箔上周期性排布。在本發(fā)明所述的透波材料中，所述正六邊形的環(huán)形槽以其中任意一條邊所在的方向?yàn)樾?、以與所述行方向成30度的方向?yàn)榱械姆绞街芷谛耘挪肌Ｔ诒景l(fā)明所述的透波材料中，所述環(huán)形槽的列間距大于所述環(huán)形槽外輪廓的正六邊形的邊長(zhǎng)的三倍且小于該邊長(zhǎng)的六倍，所述環(huán)形槽的行間距大于所述環(huán)形槽外輪廓的正六邊形的邊長(zhǎng)的萬倍且小于該邊長(zhǎng)的2士倍。在本發(fā)明所述的透波材料中，所述環(huán)形槽的列間距是行間距的士倍。在本發(fā)明所述的透波材料中，所述環(huán)形槽外輪廓的正六邊形的邊長(zhǎng)為2.5mm，內(nèi)輪廓的正六邊形的邊長(zhǎng)為(2.5-1.5# ) mm,環(huán)形槽的槽寬為lmm，行間距為(2.5>/3+1 ) mm，列間距為(7.5 +VI ) mmO在本發(fā)明所述的透波材料中，構(gòu)成所述金屬箔為金、銀或銅，或者為含有金、銀或銅的合金。
本發(fā)明還提供一種天線罩，用于罩設(shè)在天線本體上，包括如上所述所述的透波材料。本發(fā)明還提供一種天線系統(tǒng)，包括天線本體以及如上所述的天線罩，所述天線罩罩設(shè)于天線本體上，且與之間隔預(yù)設(shè)距離。實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)方案，具有以下有益效果本發(fā)明的透波材料具有寬頻透波性能，因此具有這種透波材料的天線罩及天線系統(tǒng)在對(duì)天線進(jìn)行物理保護(hù)的同時(shí)，能夠高效地透過電磁波，不影響天線的工作效率。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中 圖I是依據(jù)本發(fā)明的透波材料的剖視圖；圖2是圖I所述透波材料的金屬箔的俯視圖；圖3是圖2中的環(huán)形槽的周期性排布方式的示意圖；圖4是圖2中的環(huán)形槽的尺寸示意圖；圖5是具有圖2所示金屬箔的透波材料的頻率響應(yīng)仿真圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種透波材料，包括至少一個(gè)非金屬材料制成的基板和附著在基板表面上的金屬箔。這里制造基板的非金屬材料有多種選擇，例如陶瓷、FR4、F4B (聚四氟乙烯)、HDPE (高密度聚乙烯，High Density Polyethylene)、ABS (Acrylonitrile ButadieneStyrene )、鐵電材料、或者鐵磁材料等。如圖I所示，本實(shí)施例中的透波材料3具有三層依次疊加的基板I，中間的基板I的分別與另外兩個(gè)基板相接觸的正面和反面上分別附著有一層金屬箔2。三層基板I壓合成一個(gè)整體，當(dāng)需要透波性能更強(qiáng)或強(qiáng)度需要時(shí)，可以疊加多個(gè)這樣的三層基板并壓合成一體；也可有多層基板依次疊壓，任意相鄰兩基板相接觸的表面之間都可設(shè)置該金屬箔2，金屬箔2設(shè)置在哪兩個(gè)相鄰基板之間視具體需求而定。金屬箔2如圖2所示，其上鏤空有多個(gè)環(huán)形槽20。金屬箔2的材料可以是金、銀、銅等導(dǎo)電性能良好的金屬材料，或者主要成分為金、銀、銅中的一種或兩種的合金材料。本發(fā)明中，優(yōu)選銅或銀。優(yōu)選實(shí)施例中，環(huán)形槽20為等槽寬的正六邊形，即其外輪廓和內(nèi)輪廓都是正六邊形，兩個(gè)正六邊形共中心點(diǎn)且至少有一對(duì)邊相互平行，從而形成槽寬恒等的環(huán)形槽。當(dāng)然，環(huán)形槽20也可以是其他形狀，例如圓環(huán)、橢圓環(huán)、三角形環(huán)、正方形環(huán)或其他任意多邊形環(huán)，甚至任意不規(guī)則形狀的環(huán)形槽。只要在金屬箔2上鏤空有多個(gè)這樣的環(huán)形槽，并按照一定的規(guī)律排布，即可達(dá)到一定的透波效果。進(jìn)一步地，本實(shí)施例的環(huán)形槽20按照一定地周期規(guī)律地排布在金屬箔2上，例如矩形陣列排布，即以一個(gè)方向?yàn)樾?、垂直于行的方向?yàn)榱小⒉匆欢ǖ男虚g距和列間距排列；也可以環(huán)形分布，即按照一定的規(guī)律遞增半徑、在每個(gè)半徑對(duì)應(yīng)的圓周上排列環(huán)形槽。本實(shí)施例中，正對(duì)正六邊形的環(huán)形槽20，優(yōu)選平行四邊形陣列排布，所謂平行四邊形陣列排布，即任意兩行上取任意兩列共四個(gè)環(huán)形槽，其對(duì)應(yīng)的四個(gè)環(huán)形槽中心點(diǎn)構(gòu)成的是平行四邊形(不包括夾角成90度的情況)，而非矩形。如圖3所示，本實(shí)施例的環(huán)形槽20，以任一環(huán)形槽外輪廓或內(nèi)輪廓的正六邊形的任一條邊所在的方向?yàn)樾?、以與行方向成30度的方向?yàn)榱蟹较蜻M(jìn)行平行四邊形陣列排布，任意相鄰兩行的行間距」y (即同一列上相鄰兩個(gè)環(huán)形槽20的中心點(diǎn)Op O3之間的距離)均相等，任意相鄰兩列的列間距」X (即同一行上相鄰兩個(gè)環(huán)形槽20的中心點(diǎn)02、O4之間的距離)均相等。相鄰兩行、相鄰兩列環(huán)形槽20的中心點(diǎn)的連線構(gòu)成銳角0=30度的平行四邊形。設(shè)環(huán)形槽外輪廓的正六邊形的邊長(zhǎng)為A，為 了使相鄰環(huán)形槽20之間留有金屬連接，環(huán)形槽的列間距」X必須大于3A，而行間距」y必須大于^A;同時(shí)為了盡可能多地在金屬箔2上布置環(huán)形槽以提高透波效果，相鄰環(huán)形槽之間的金屬連接部分應(yīng)不足以放置另一個(gè)環(huán)形槽，因此環(huán)形槽的列間距」X優(yōu)選小于6A，行間距」y小于2^A。另外，為了使金屬連接部分的寬度處處相等，優(yōu)選環(huán)形槽的列間距」X是行間距」y的VI倍。金屬箔2經(jīng)如上所述的環(huán)形槽鏤空后，形成如圖2所示的類似于蜂窩的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)21以及每個(gè)環(huán)形槽20內(nèi)部(也即網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)部)的正六邊形金屬片22。具有這種鏤空金屬箔2的基板，能夠獲得很好的頻率選擇性透波功能。下面，將結(jié)合具體實(shí)施例來說明本發(fā)明的透波材料的應(yīng)用效果。在一實(shí)施例中，圖3、圖4中的各參數(shù)值分別為環(huán)形槽20外輪廓的正六邊形的邊長(zhǎng)A=2.5mm，總高度H=2.5#mm，內(nèi)輪廓的正六邊形的邊長(zhǎng)a= ( 2.5-2V3/3 )mm，高度h= ( 2.5^3 -2 ) mm，環(huán)形槽20的槽寬」h=lmm,行間距」y為(2.5^3+1 ) mm,列間距」X為(7.5 + V3 ) mm，環(huán)形槽與環(huán)形槽之間的金屬連接部分的寬度W=Imm,人造微結(jié)構(gòu)的絲線均為銅線且厚度為0. 018mm，三層基板的中間一層的厚度為I. 5mm，材料為FR4，介電常數(shù)e r2=2. 65、損耗角正切值tan 6 =0. 001，中間基板兩側(cè)的上層基板和下層基板的厚度為I. 25mm，材料為FR4，介電常數(shù)e rt=2. 65、損耗角正切值tan S =0. 001。整個(gè)透波材料的總厚度為4. 036mm。對(duì)具有上述參數(shù)的透波材料進(jìn)行仿真，其S參數(shù)仿真圖如圖5所示。由圖5可以看到，上述超材料在17. 8GHz,21. 7GHz兩處Sll達(dá)到最低，且均小于_50dB,從16 24GHz頻段內(nèi)S21基本為0，形成帶通，因此在這一段約8GHz的頻帶范圍的電磁波均可基本無損耗的透過，具有寬頻透波形成，非常適用于天線罩等對(duì)透波率有要求的場(chǎng)合。因此，本發(fā)明還提供一種天線罩，該天線罩由上述透波材料3制成，用來罩在天線本體外部，對(duì)天線本體起到保護(hù)作用的同時(shí)，對(duì)頻率在上述超材料諧振頻率附近的電磁波不允許透過，而頻率在其他范圍的電磁波則允許透過。需要說明的是，天線罩的形狀可以為與附圖中的透波材料3形狀相同的平板狀，也可以根據(jù)實(shí)際需求來設(shè)計(jì)天線罩的形狀，比如設(shè)計(jì)成圓球狀或者與天線形狀匹配的形狀(共形的天線罩)等，也不排除使用多個(gè)平板狀結(jié)構(gòu)拼接成需要的形狀，本發(fā)明對(duì)此不作限制。本發(fā)明還提供一種天線系統(tǒng)，包括天線本體，以及如上文所述的天線罩，天線罩罩設(shè)于天線本體上。天線本體包括輻射源、饋電單元等，具體構(gòu)成可參閱相關(guān)技術(shù)資料，本發(fā)明對(duì)此不作限制。天線本體可以是例如但不限于平板天線、網(wǎng)橋天線。
另外，當(dāng)該天線罩和天線系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的透波頻率改變或不在上述16 24GHz的透波頻率范圍內(nèi)時(shí)，可以調(diào)節(jié)環(huán)形槽的形狀、尺寸、排布方式等參數(shù)，即可使得對(duì)應(yīng)的透波頻率有一定的調(diào)整，以適應(yīng)各種不同的應(yīng)用需求。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)。
權(quán)利要求
1.一種透波材料，其特征在于，包括至少一個(gè)非金屬材料制成的基板和附在所述基板表面上的金屬箔，所述金屬箔上鏤空有多個(gè)環(huán)形槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的透波材料，其特征在于，所述透波材料包括三個(gè)依次層疊的基板，位于中間的基板其正面和背面分別附著有所述金屬箔，每個(gè)所述金屬箔上鏤空有多個(gè)環(huán)形槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的透波材料，其特征在于，所述環(huán)形槽為正六邊形槽，所述環(huán)形槽的外輪廓和內(nèi)輪廓為相互平行的正六邊形且共中心點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的透波材料，其特征在于，所述環(huán)形槽在所述金屬箔上周期性排布。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的透波材料，其特征在于，所述正六邊形的環(huán)形槽以其中任意一條邊所在的方向?yàn)樾?、以與所述行方向成30度的方向?yàn)榱械姆绞街芷谛耘挪肌?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的透波材料，其特征在于，所述環(huán)形槽的列間距大于所述環(huán)形槽外輪廓的正六邊形的邊長(zhǎng)的三倍且小于該邊長(zhǎng)的六倍，所述環(huán)形槽的行間距大于所述環(huán)形槽外輪廓的正六邊形的邊長(zhǎng)的Vi倍且小于該邊長(zhǎng)的2萬倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的透波材料，其特征在于，所述環(huán)形槽的列間距是行間距的Vi倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的透波材料，其特征在于，所述環(huán)形槽外輪廓的正六邊形的邊長(zhǎng)為2. 5mm，內(nèi)輪廓的正六邊形的邊長(zhǎng)為(2.5-1.5^) mm，環(huán)形槽的槽寬為1mm，行間距為(2.5^/3+1 ) mm，歹丨J 間距為(7.5 + V3 ) Tnmn. 8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的透波材料，其特征在于，構(gòu)成所述金屬箔為金、銀或銅，或者為含有金、銀或銅的合金。
9.一種天線罩，其特征在于，用于罩設(shè)在天線本體上，包括具有權(quán)利要求I至8任一項(xiàng)所述的透波材料。
10.一種天線系統(tǒng)，其特征在于，包括天線本體以及權(quán)利要求9所述的天線罩，所述天線罩罩設(shè)于天線本體上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種透波材料及其天線罩和天線系統(tǒng)，其透波材料包括至少一個(gè)非金屬材料制成的基板和附在所述基板表面上的金屬箔，所述金屬箔上鏤空有多個(gè)環(huán)形槽。本發(fā)明的透波材料具有寬頻透波性能，因此具有這種透波材料的天線罩及天線系統(tǒng)在對(duì)天線進(jìn)行物理保護(hù)的同時(shí)，能夠高效地透過電磁波，不影響天線的工作效率。
文檔編號(hào)H01Q1/42GK102769197SQ20121022050
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月29日
發(fā)明者付少麗, 劉若鵬, 方小偉, 王海蓮, 趙治亞 申請(qǐng)人:深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司