抗雨衰反射陣列天線的制作方法
【專利摘要】本實用新型適用于通訊領域，提供了一種抗雨衰反射陣列天線，與饋源相對設置，包括對入射電磁波進行波束調(diào)制的功能板和用于清除天線表面的水和雪的雨刷器，所述功能板包括超材料面板和設置在所述超材料面板一側(cè)的反射層,上述抗雨衰反射陣列天線通過在功能板表面設置雨刷器，在雨雪天信號質(zhì)量有大幅度下降或跌落到門限值以下時自動啟動雨刷器，使得天線系統(tǒng)在下雨或下雪時解決了造成衛(wèi)星信號雨衰的問題。
【專利說明】抗雨衰反射陣列天線
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于通信領域，尤其涉及一種基于平板反射陣列的抗雨衰反射陣列天線。
【背景技術】
[0002]衛(wèi)星信號的雨衰分為空間雨衰以及表面雨衰，下雨或下雪時，衛(wèi)星信號在空氣鏈路中的損耗為空間雨衰；下雨或下雪時，天線表面形成一層水膜或者積雪，所造成的信號衰減為表面雨衰，空間雨衰目前有沒好的辦法可以去掉，而且雨雪大時，表面雨衰的影響更為嚴重。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型實施例的目的在于提供一種抗雨衰反射陣列天線，以解決下雨或下雪造成衛(wèi)星信號雨衰的問題。
[0004]本實用新型提供的一種抗雨衰反射陣列天線，與饋源相對設置，包括對入射電磁波進行波束調(diào)制的功能板和用于清除天線表面的水和雪的雨刷器，所述功能板包括超材料面板和設置在所述超材料面板一側(cè)的反射層。
[0005]進一步地，所述雨刷器包括驅(qū)動構件和位于所述超材料面板與所述反射層相對的另一側(cè)的雨刮條，所述驅(qū)動構件支撐并驅(qū)動所述雨刮條緊貼所述超材料面板滑動。
[0006]進一步地，所述驅(qū)動構件包括用于支撐所述雨刮條滑動的旋動桿和驅(qū)動所述旋動桿運動的驅(qū)動器，所述驅(qū)動器設置于所述功能板邊緣。
[0007]進一步地，所述饋源與所述超材料面板上設有所述導電幾何結構的一側(cè)的邊緣相對。
[0008]進一步地，所述饋源與所述超材料面板上設有所述導電幾何結構的一側(cè)的中部相對。
[0009]進一步地，所述反射層貼附于所述超材料面板上。
[0010]進一步地，所述反射層與所述超材料面板間隔設置。
[0011]進一步地，所述多個導電幾何結構單元包括雪花型導電幾何結構、或嵌套雪花型導電幾何結構、十字框?qū)щ妿缀谓Y構、嵌套十字框?qū)щ妿缀谓Y構、方框?qū)щ妿缀谓Y構、菱形方格導電幾何結構中的一種或多種。
[0012]進一步地，所述反射層為金屬涂層或金屬薄膜。
[0013]進一步地，所述反射層為金屬網(wǎng)格結構。
[0014]進一步地，所述功能板還包括至少兩層保護膜，分別設置在所述導電幾何結構和所述反射層的上面。
[0015]上述抗雨衰反射陣列天線通過在功能板表面設置雨刷器，在雨雪天信號質(zhì)量有大幅度下降或跌落到門限值以下時自動啟動雨刷器，使得天線系統(tǒng)在下雨或下雪時解決了造成衛(wèi)星信號雨衰的問題?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型提供的抗雨衰反射陣列天線結構示意圖；
[0017]圖2為本實用新型提供的功能板結構示意圖；
[0018]圖3為本實用新型另一實施例提供的功能板結構示意圖；
[0019]圖4 (A)、4 (B)為本實用新型提供的單層和多層的超材料片層的示意圖；
[0020]圖5為本實用新型第一實施例提供導電幾何結構示意圖；
[0021]圖6為本實用新型第二實施例提供導電幾何結構示意圖；
[0022]圖7為本實用新型第三實施例提供導電幾何結構示意圖；
[0023]圖8為本實用新型第四實施例提供導電幾何結構示意圖；
[0024]圖9為本實用新型第六實施例提供導電幾何結構示意圖；
[0025]圖10為本實用新型第七實施例提供導電幾何結構示意圖；
[0026]圖11為圖5的嵌套雪花型導電幾何結構隨生長參數(shù)L的變化的示意圖；
[0027]圖12為圖7的嵌套十字框?qū)щ妿缀谓Y構隨生長參數(shù)L的變化的示意圖；
[0028]圖13為圖3中嵌套雪花導電幾何結構的相位調(diào)制能力隨頻率和生長參數(shù)L的變化測試圖；
[0029]圖14為圖6中單獨雪花導電幾何結構的相位調(diào)制能力隨頻率和生長參數(shù)的變化測試圖；
[0030]圖15為圖7中嵌套十字框?qū)щ妿缀谓Y構的相位調(diào)制能力隨頻率和長度參數(shù)的變化測試圖；
[0031]圖16為圖8中單十字框?qū)щ妿缀谓Y構相位調(diào)制能力隨頻率和長度參數(shù)的變化測試圖；
[0032]圖17為圖9中方框?qū)щ妿缀谓Y構相位調(diào)制能力隨頻率和長度參數(shù)的變化測試圖；
[0033]圖18為本實用新型實施例提供反射層結構示意圖。
【具體實施方式】
[0034]為了使本實用新型要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具帶實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0035]如圖1所示，本實用新型提供的抗雨衰反射陣列天線10與饋源20相對設置，功能板11放在距離饋源20高度h處(參考圖2、3)，此面接收到饋源20發(fā)射的電磁波的幅相分布是均勻的，每一點的幅相分布與該點與饋源20的距離成正比，為使天線整體發(fā)射出緊縮場需要的平面波，則電磁波經(jīng)過該功能板11的調(diào)制后，需將所有點的相位調(diào)成一個統(tǒng)一值。以下示例所展示的相位調(diào)制能力將以Ku頻段的部分數(shù)據(jù)作為說明示例。
[0036]如圖1所示，一種抗雨衰反射陣列天線10，與饋源20相對設置，抗雨衰反射陣列天線10包括功能板11和雨刷器12，功能板11用于對入射電磁波進行波束調(diào)制，雨刷器12在下雨及下雪時及時清除天線表面的雨水和雪水，用于減小表面雨衰，功能板11包括超材料面板100和設置在超材料面板100 —側(cè)的反射層200。[0037]在優(yōu)選的實施例中，結合圖1和圖2，雨刷器12包括驅(qū)動構件13和位于超材料面板100與反射層200相對的另一側(cè)的雨刮14，驅(qū)動構件13支撐并驅(qū)動雨刮條14緊貼超材料面板100 (即功能板11)滑動。
[0038]在進一步的實施例中，驅(qū)動構件13包括相互連接的旋動桿15和驅(qū)動器16，旋動桿15用于支撐并驅(qū)動雨刮條14沿著功能板11的表面做往復滑動，驅(qū)動器16驅(qū)動旋動桿14作往復搖擺運動，驅(qū)動器16設置于功能板11任意一側(cè)的邊緣；在圖1所示出的實施例中，驅(qū)動器16是固定于功能板11底側(cè)邊緣，與饋源20的支撐部件固定于一起；在其他實施例中，驅(qū)動器16還可以設置在圖1示出的功能板11頂部或左右兩側(cè)邊緣。驅(qū)動器16主要由馬達及其驅(qū)動電路組成。
[0039]結合圖2和圖3，超材料面板100包括至少一個超材料片層，超材料片層包括介質(zhì)基板101以及設置在介質(zhì)基板101上的多個導電幾何結構。而為了方便說明，附圖2、3上的多個導電幾何結構使用其構成的導電幾何結構層102表示。多個導電幾何結構在介質(zhì)基板101的第一表面的布局是根據(jù)本身的相移和與饋源20的距離排布的。
[0040]在進一步的實施例中，參考圖4 (A)和4 (B),圖4 (A)示出的是超材料面板100包括一個超材料片層的實施例；而圖4 (B)，根據(jù)場景需要，超材料面板100包括多個層疊設置的超材料片層，每個超材料片層以介質(zhì)基板101、導電幾何結構層102依次層疊設置，以增強緊縮場天線的性能。
[0041 ] 在進一步的實施例中，參考圖2，饋源20與超材料面板100上設有導電幾何結構的一側(cè)的邊緣相對；參考圖3，或饋源20與超材料面板100上設有導電幾何結構的一側(cè)的中部相對。兩種不同的饋源放置位置主要是根據(jù)應用場景的需要，考慮被天線10反射出的電磁波束被遮擋的方向問題而選擇不同設置?？梢岳斫獾氖牵炀€10與饋源20的相向位置可以根據(jù)實際情況調(diào)節(jié)。
[0042]在進一步的實施例中，參考圖2和3，反射層200貼附于超材料面板100上，實際是貼附在介質(zhì)基板101沒有設置導電幾何結構的一側(cè)。進一步地，反射層200還可以與超材料面板100間隔設置，通過支撐結構來固定連接。當然為了天線工作性能的穩(wěn)定以及天線的牢固起見，還可以在反射層200和超材料面板100之間設置隔層300，即反射層200與超材料面板100之間以間隔層300相隔，間隔層300可以是泡沫壓制而成。
[0043]在進一步的實施例中，多個導電幾何結構相互間隔設置于介質(zhì)基板上。優(yōu)選地，多個導電幾何結構包括嵌套雪花型導電幾何結構A (參考圖5)、雪花型導電幾何結構A' (參考圖6)、嵌套十字框?qū)щ妿缀谓Y構B (參考圖7)、十字框?qū)щ妿缀谓Y構B' (參考圖8)、方框?qū)щ妿缀谓Y構C (參考圖9)、菱形方格導電幾何結構D (參考圖10)中的一種或多種。
[0044]上述的導電幾何結構均為由金屬或非金屬的導電材料構成的微結構，微結構是通過蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻的方法附著在介質(zhì)基板101上。制作微結構的金屬可以為金、銀、銅、金合金、銀合金、銅合金、鋅合金或鋁合金；制作微結構的非金屬導電材料可以為導電石墨、銦錫氧化物或摻鋁氧化鋅。圖5?12中的填充區(qū)域是由金屬或非金屬的導電材料構成，圖18中的填充區(qū)域由金屬構成。下文中出現(xiàn)的“微結構”一詞視為與“導電幾何結構”等同。
[0045]介質(zhì)基板101由陶瓷材料、高分子材料、鐵電材料、鐵氧材料或鐵磁材料制成。
[0046]根據(jù)無線電相關原理，調(diào)節(jié)微結構的生長參數(shù)L、線寬、間距以對電磁波的相位調(diào)制在指定頻率范圍內(nèi)變化。參考圖13至圖17。
[0047]結合圖5、6、11和13，設計雪花型微結構構成抗雨衰反射陣列天線面，由單獨雪花型微結構A'或者嵌套雪花型微結構A組成。調(diào)節(jié)結構生長參數(shù)(定義為L)、線寬、間距等參數(shù)可以使單個微結構對電磁波的相位調(diào)制能力在指定頻率范圍內(nèi)發(fā)生變化。以變化微結構長度L為例,微結構尺寸為4mm,遠小于對應頻率范圍內(nèi)約10_15mm的半波長尺寸。
[0048]在仿真圖13可知，該嵌套雪花型微結構A構成的微結構單元層在生長參數(shù)L自最小(對應尺寸最小)變化到最大(對應尺寸最大)的過程中(如圖11自左至右所示),其對頻率范圍在10至20GHz的垂直極化電磁波的相位調(diào)制能力變化明顯，在部分區(qū)域其調(diào)相能力覆蓋范圍大于360度，如圖13所示，其中每一條曲線對應一個不同的生長參數(shù)L數(shù)值。
[0049]結合圖6和圖14，圖14展示了單獨雪花型微結構A'其相位調(diào)制能力隨頻率和生長參數(shù)的變化情況，其中每條曲線代表了一個不同的生長參數(shù)數(shù)值，整體微結構尺寸為4mm?？梢钥闯銎湎辔徽{(diào)制覆蓋范圍可以達到約300度。
[0050]結合圖7、12、15，該實施例的微結構尺寸為7mm的嵌套十字框微結構B，小于所觀察示例頻率范圍對應的半波長，如圖7所示。該實施例中將以其相位調(diào)制能力隨微結構的生長參數(shù)L的變化情況作為例子展示嵌套十字框微結構B所帶來的效果。該結構隨生長參數(shù)L的變化方式如圖12所示，其中生長參數(shù)L自左至右變大。圖15展示了其在9至16GHz范圍內(nèi)的相位調(diào)制能力隨生長參數(shù)L的變化,其中每一條曲線對應一個不同的生長參數(shù)L數(shù)值，具體如表一所示。
[0051]表一:
[0052]
【權利要求】
1.一種抗雨衰反射陣列天線，與饋源相對設置，其特征在于，包括對入射電磁波進行波束調(diào)制的功能板和用于清除天線表面的水和雪的雨刷器，所述功能板包括超材料面板和設置在所述超材料面板一側(cè)的反射層； 所述雨刷器包括驅(qū)動構件和位于所述超材料面板與所述反射層相對的另一側(cè)的雨刮條，所述驅(qū)動構件支撐并驅(qū)動所述雨刮條緊貼所述超材料面板滑動。
2.如權利要求1所述的抗雨衰反射陣列天線，其特征在于，所述驅(qū)動構件包括用于支撐所述雨刮條滑動的旋動桿和驅(qū)動所述旋動桿運動的驅(qū)動器，所述驅(qū)動器設置于所述功能板邊緣。
3.如權利要求1所述的抗雨衰反射陣列天線，其特征在于，所述超材料面板包括至少一個超材料片層，所述超材料片層包括介質(zhì)基板以及設置在所述介質(zhì)基板上的多個導電幾何結構。
4.如權利要求3所述的抗雨衰反射陣列天線，其特征在于，所述超材料面板包括多個層疊設置的超材料片層。
5.如權利要求3所述的抗雨衰反射陣列天線，其特征在于，所述饋源與所述超材料面板上設有所述導電幾何結構的一側(cè)的邊緣相對。
6.如權利要求3所述的抗雨衰反射陣列天線，其特征在于，所述饋源與所述超材料面板上設有所述導電幾何結構的一側(cè)的中部相對。
7.如權利要求3所述的抗雨衰反射陣列天線，其特征在于，所述反射層貼附于所述超材料面板上。
8.如權利要求3所述的抗雨衰反射陣列天線，其特征在于，所述反射層與所述超材料面板間隔設置。
9.如權利要求3至8任一項所述的抗雨衰反射陣列天線，其特征在于，所述多個導電幾何結構包括雪花型導電幾何結構、十字框?qū)щ妿缀谓Y構、方框?qū)щ妿缀谓Y構中的一種或多種。
10.如權利要求1至8任一項所述的抗雨衰反射陣列天線，其特征在于，所述反射層為金屬涂層或金屬薄膜。
11.如權利要求1至8任一項所述的抗雨衰反射陣列天線，其特征在于，所述反射層為金屬網(wǎng)格結構。
12.如權利要求3至8任一項所述的抗雨衰反射陣列天線,其特征在于,所述功能板還包括至少兩層保護膜，分別設置在所述導電幾何結構和所述反射層的上面。
【文檔編號】H01Q15/00GK203644925SQ201320674346
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年10月29日 優(yōu)先權日:2013年10月29日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請人:深圳光啟創(chuàng)新技術有限公司