高通濾波超材料、天線罩和天線系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及濾波材料領(lǐng)域，具體而言，涉及一種高通濾波超材料、天線罩和天線系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]一般地，天線都會(huì)設(shè)置有天線罩，用于保護(hù)天線不受風(fēng)雨、冰雪等的環(huán)境影響?，F(xiàn)有天線罩基本是純材料天線罩，只起到保護(hù)天線的作用，使用純材料天線罩在一定的范圍內(nèi)會(huì)影響天線的性能。其中，用于制作天線罩的純材料為普通的物理材料，在制作純材料天線罩時(shí)，利用半波長(zhǎng)或四分之一波長(zhǎng)理論，并根據(jù)不同的天線頻率，改變純材料的厚度，用以減小對(duì)電磁波的透波響應(yīng)。在設(shè)計(jì)制作純材料天線罩的時(shí)候，當(dāng)天線的輻射波波長(zhǎng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)，利用半波長(zhǎng)或四分之一波長(zhǎng)理論，純材料天線罩會(huì)顯得比較厚，進(jìn)而使得整個(gè)天線罩的重量過(guò)大。另外，普通的純材料天線罩在寬帶寬角內(nèi)的透波特性較差，影響天線性能，且通帶外的截止特性偏差，對(duì)天線的工作頻段外的信號(hào)難以達(dá)到良好的抑制特性。
[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)天線工作頻段外的電磁波抑制效果不好的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要目的在于提供一種高通濾波超材料、天線罩和天線系統(tǒng)，以解決對(duì)天線工作頻段外的電磁波抑制效果不好的問題。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種高通濾波超材料，包括疊置的至少三個(gè)導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層，所述至少三個(gè)導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層中的至少一個(gè)包括網(wǎng)格狀的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)；和多個(gè)介質(zhì)層，每個(gè)介質(zhì)層分別設(shè)置在兩個(gè)相鄰導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層之間，其中，該高通濾波超材料的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層和介質(zhì)層使得該高通濾波超材料具有這樣的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率:使得電磁波在通過(guò)該高通濾波超材料時(shí)，工作頻段內(nèi)的電磁波穿透該高通濾波超材料，而低于工作頻段的電磁波被截止。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種天線罩，該天線罩包括上述聞通濾波超材料。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種天線系統(tǒng)，該天線系統(tǒng)包括天線和上述天線罩，天線罩罩設(shè)在天線上。
[0008]應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，高通濾波超材料包括疊置的至少三個(gè)導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層，所述至少三個(gè)導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層中的至少一個(gè)包括網(wǎng)格狀的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)；和多個(gè)介質(zhì)層，每個(gè)介質(zhì)層分別設(shè)置在兩個(gè)相鄰導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層之間，通過(guò)采用多個(gè)介質(zhì)層，以及根據(jù)介質(zhì)層調(diào)整結(jié)構(gòu)層中的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)，以調(diào)節(jié)高通濾波超材料的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率，可以使得天線發(fā)射或者接收電磁波時(shí)，通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例中提供的高通濾波超材料，工作頻段的電磁波能高效率穿透，有效地截止低于工作頻段的電磁波，解決了天線罩對(duì)工作頻段外的電磁波抑制效果不好的問題，進(jìn)而達(dá)到了增強(qiáng)對(duì)工作頻段外的電磁波的抑制的效果。
【附圖說(shuō)明】
[0009]構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0010]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的高通濾波超材料的剖視圖；
[0011]圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的十字型結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0012]圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一排十字型結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0013]圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一列十字型結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0014]圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的網(wǎng)格狀排列的十字型結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0015]圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的耶路撒冷十字型結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0016]圖7是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的高通濾波超材料的示意圖；
[0017]圖8是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的高通濾波超材料的S21參數(shù)仿真曲線示意圖；
[0018]圖9是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的高通濾波超材料的示意圖；以及
[0019]圖10是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的高通濾波超材料的S21參數(shù)仿真曲線示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
[0021]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種高通濾波超材料，圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的高通濾波超材料的剖視圖。如圖1所示，該超材料包括至少三個(gè)導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層10，至少三個(gè)導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層10中的至少一個(gè)包括網(wǎng)格狀的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)；和多個(gè)介質(zhì)層20，每個(gè)介質(zhì)層分別設(shè)置在兩個(gè)相鄰導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層10之間。優(yōu)選的，至少部分導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)中設(shè)置有導(dǎo)電線材，其中，介質(zhì)層20具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，介質(zhì)層20可以采用聚四氟乙烯等物理材料，也可以采用其他的非金屬物理材料例如陶瓷等。導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為具有導(dǎo)電性能的幾何結(jié)構(gòu)，該導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)可以是具有導(dǎo)電性的十字型的幾何結(jié)構(gòu)。導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)可以采用金屬材料，如金、銀、銅等等，也可以采用非金屬材料，如石墨等。導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的十字型結(jié)構(gòu)包括十字型變形后的形狀，例如耶路撒冷十字型等。
[0022]通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例，將導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)10置于介質(zhì)層20上，通過(guò)采用不同的介質(zhì)層20，以及根據(jù)不同的介質(zhì)層20調(diào)整導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)10中的網(wǎng)格狀導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)，以調(diào)節(jié)高通濾波超材料的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率，可以使得在天線的電磁波透過(guò)本發(fā)明實(shí)施例中提供的高通濾波超材料時(shí)，工作頻段內(nèi)的電磁波能高效率穿透，低于工作頻段的電磁波被有效地截止。
[0023]優(yōu)選地，本發(fā)明實(shí)施例的高通濾波超材料中多個(gè)網(wǎng)格狀的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)可以是周期性排布，也可以是非周期性排布，可以根據(jù)天線工作頻率進(jìn)行調(diào)整，其中，周期性排布和非周期性排布的排布規(guī)律均可以根據(jù)天線的工作參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)電容和電感的調(diào)節(jié)。
[0024]進(jìn)一步地，周期性排布或者非周期性排布的多個(gè)網(wǎng)格狀的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)可以為三角形、四邊形、五邊形、六邊形、圓形、以及橢圓形中至少一種。其中，網(wǎng)格狀的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)可以是封閉的，也可以是開口的。多個(gè)網(wǎng)格狀的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)可以是平面結(jié)構(gòu)也可以是立體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為平面結(jié)構(gòu)時(shí)，導(dǎo)電線材位于多個(gè)網(wǎng)格狀的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)內(nèi)；網(wǎng)格狀的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為立體結(jié)構(gòu)時(shí)，導(dǎo)電線材與多個(gè)網(wǎng)格狀的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)位于不同的平面。
[0025]其中，導(dǎo)電線材與網(wǎng)格狀的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)可以電性隔絕，導(dǎo)電線材包括直線或者曲線形成的十字型、一字型、雪花型、以及十字型的變形結(jié)構(gòu)。導(dǎo)電線材可以是直線形成的十字型、一字型、雪花型以及十字型的變形結(jié)構(gòu)中任意一種結(jié)構(gòu)，也可以是其中的任意幾種的組合。其中，十字型的變形結(jié)構(gòu)可以是耶路撒冷十字形結(jié)構(gòu)。
[0026]導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)可以為金屬導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)，例如金、銀或銅或幾種金屬的混合物。也可以使用任何導(dǎo)電的非金屬材料制成。所使用的任意金屬材料的原始形態(tài)可以是固體、液體、流狀體或粉狀物。通過(guò)本實(shí)施例，采用金屬導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)，能夠使高頻段的電磁波更易穿透高通濾波超材料。
[0027]優(yōu)選地，介質(zhì)層20可以為復(fù)合材料基板或陶瓷基板。其中，復(fù)合材料可以是熱固性材料，也可以是熱塑性材料。復(fù)合材料為包含纖維、泡沫和/或蜂窩的一層或者多層結(jié)構(gòu)。復(fù)合材料含有增強(qiáng)材料，該增強(qiáng)材料為纖維、織物或者粒子中的至少一種。一般來(lái)說(shuō)，介質(zhì)層的介電常數(shù)ε應(yīng)該滿足:1 < ε <5。
[0028]介質(zhì)層20具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，將該高通濾波超材料應(yīng)用于天線罩時(shí)，能夠起到一定的保護(hù)作用，不同尺寸的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)能夠?qū)μ炀€的電磁波起到高通頻選作用，提高了天線罩對(duì)工作頻段外的電磁波的抑制效果，尤其是提高了電線工作頻率外的低頻段的電磁波的抑制特性。
[0029]本發(fā)明實(shí)施例的介質(zhì)層為多層介質(zhì)層，在多層介質(zhì)層上分別設(shè)置有導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)。其中，多層介質(zhì)層20中任意兩個(gè)上下層之間可以是相對(duì)設(shè)置，也可以是錯(cuò)開設(shè)置。
[0030]優(yōu)選地，不同介質(zhì)層上導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)之間或者同一介質(zhì)層20上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)形狀、大小、線寬、以及間距相同或者不同。不同的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)10之間的形狀、大小、線寬、以及間距可以相同也可以不同，也可以是其中任意一個(gè)量相同或者任意幾個(gè)量相同，同一介質(zhì)層20之間的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)同理。另外，不同導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)10之間或者同一導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)10的導(dǎo)電線材的形狀大小、線寬、以及間距相同或者不同。
[0031]將本發(fā)明實(shí)施例提供的高通濾波超材料用于天線罩中，由于天線罩在設(shè)計(jì)制作時(shí)，根據(jù)天線的形狀的不同，其結(jié)構(gòu)形狀也會(huì)不同，這