本發(fā)明涉及一種材料及天線罩，更具體地說，涉及一種基于人造金屬微結(jié)構(gòu)單元的透波材料及天線罩。

背景技術(shù)：
電磁波在傳輸過程中如果經(jīng)過不同阻抗的材料，會在交界面處發(fā)生反射，為了減少電磁波的反射，減少能量損失，在電磁波的傳輸中需要考慮阻抗匹配。超材料是一種新型人工合成材料，包括由金屬線構(gòu)成的具有一定圖案形狀的人造微結(jié)構(gòu)和人造微結(jié)構(gòu)所附著的基板，多個人造微結(jié)構(gòu)在基板上陣列排布，基板對人造微結(jié)構(gòu)起到支撐作用，可為任何與人造微結(jié)構(gòu)不同的材料。這兩種材料的疊加會在空間中產(chǎn)生一個等效介電常數(shù)與磁導(dǎo)率，這兩個物理參數(shù)分別對應(yīng)了材料整體的電場響應(yīng)與磁場響應(yīng)。超材料對電磁響應(yīng)的特征是由人造微結(jié)構(gòu)的特征所決定，而人造微結(jié)構(gòu)的電磁響應(yīng)很大程度上取決于其金屬線的拓?fù)涮卣骱统牧蠁卧叽?。超材料單元尺寸取決于人造微結(jié)構(gòu)需要響應(yīng)的電磁波，通常人造微結(jié)構(gòu)的尺寸小于所需響應(yīng)的電磁波波長的十分之一，否則空間中由人造微結(jié)構(gòu)所組成的排列在空間中不能被視為連續(xù)。由于金屬微結(jié)構(gòu)的存在，超材料對電場和磁場呈現(xiàn)出特殊的響應(yīng)特性；同時，對金屬微結(jié)構(gòu)設(shè)計不同的具體結(jié)構(gòu)和形狀，可改變整個超材料的響應(yīng)特性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：針對現(xiàn)有技術(shù)中電磁波由空氣傳播到相鄰介質(zhì)時由于阻抗不匹配會出現(xiàn)電磁波反射及能量損耗的缺陷，提供一種基于人造金屬微結(jié)構(gòu)單元的透波材料。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種基于人造金屬微結(jié)構(gòu)單元的透波材料，該材料包括至少一個材料片層，每個材料片層包括一塊基板、一塊包覆板及夾在所述基板和包覆板中間的人造金屬微結(jié)構(gòu)，所述基板虛擬地劃分為多個陣列排布的基板單元，每個基板單元附著有一個人造金屬微結(jié)構(gòu)，所述人造金屬微結(jié)構(gòu)包括相互正交的兩個連接臂，所述連接臂的端部向兩側(cè)延伸形成有延伸臂，所述延伸臂的端部向外曲折延伸形成有曲臂。進(jìn)一步地，所述每一人造金屬微結(jié)構(gòu)的連接臂與所述延伸臂形成相互正交的兩個工字形結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，所述每一人造金屬微結(jié)構(gòu)的延伸臂與位于所述延伸臂兩端的曲臂形成具有一開口的工字形結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，所述工字形結(jié)構(gòu)的開口位于所述曲臂之間，并位于所述連接臂的延伸方向上。進(jìn)一步地，所述人造金屬微結(jié)構(gòu)由銅線或銀線制成。進(jìn)一步地，所述基板由陶瓷材料或聚四氟乙烯、鐵電材料、鐵氧材料、鐵磁材料或FR-4環(huán)氧玻璃纖維制成。進(jìn)一步地，所述包覆板是高密度聚乙烯板。進(jìn)一步地，本發(fā)明還公開了一種天線罩，所述天線罩由基于人造金屬微結(jié)構(gòu)單元的透波材料制成，該材料包括至少一個材料片層，每個材料片層包括一塊基板、一塊包覆板及夾在所述基板和包覆板中間的人造金屬微結(jié)構(gòu)，所述基板虛擬地劃分為多個陣列排布的基板單元，每個基板單元附著有一個人造金屬微結(jié)構(gòu)，所述人造金屬微結(jié)構(gòu)包括相互正交的兩個連接臂，所述連接臂的端部向兩側(cè)延伸形成有延伸臂，所述延伸臂的端部向外曲折延伸形成有曲臂。進(jìn)一步地，所述每一人造金屬微結(jié)構(gòu)的連接臂與所述延伸臂形成相互正交的兩個工字形結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，所述每一人造金屬微結(jié)構(gòu)的延伸臂與位于所述延伸臂兩端的曲臂形成具有一開口的工字形結(jié)構(gòu)。實施本發(fā)明具有以下有益效果：通過改變?nèi)嗽旖饘傥⒔Y(jié)構(gòu)的形狀、尺寸，來改變材料的相對介電常數(shù)、折射率和阻抗，從而實現(xiàn)該材料的阻抗與空氣的阻抗值基本相等，即實現(xiàn)阻抗匹配，以最大限度的增加入射電磁波的透射，所以減少了入射電磁波由空氣進(jìn)入該材料時的反射，即減少了入射電磁波的回波損耗。附圖說明圖1是本發(fā)明提出的一種基于人造金屬微結(jié)構(gòu)單元的透波材料的一個材料片層的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2實施例中的人造金屬微結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實施例提出的基于人造金屬微結(jié)構(gòu)單元的透波材料的S參數(shù)仿真圖。具體實施方式請參閱圖1及圖2，本發(fā)明提供一種基于人造金屬微結(jié)構(gòu)單元的透波材料，該材料包括多個材料片層，每個材料片層包括一塊基板1、兩塊包覆板2及夾在所述基板1和包覆板2中間的人造金屬微結(jié)構(gòu)3，所述基板1為由陶瓷材料、聚四氟乙烯材料、鐵電材料、鐵氧材料、鐵磁材料制成或為FR-4環(huán)氧玻璃布層壓板。在本實施例中，所述基板1為FR-4環(huán)氧玻璃布層壓板，其具有低價位，良好接著力，低吸濕性，絕緣性好，耐燃性好，穩(wěn)定性好，電氣性能好等優(yōu)點。所述基板1虛擬地劃分為多個陣列排布的基板單元，每個基板單元附著有一個人造金屬微結(jié)構(gòu)3，即所述人造金屬微結(jié)構(gòu)3附著在所述基板1的相對兩表面上，在本實施例中，本發(fā)明采用在基板1上印制所述人造金屬微結(jié)構(gòu)3，然后包覆所述包覆板2的設(shè)計，因而很大程度上降低了工藝復(fù)雜性和操作成本。所述人造金屬微結(jié)構(gòu)3包括相互正交的兩個連接臂31，所述連接臂31的端部向兩側(cè)延伸形成有延伸臂32，所述每一人造金屬微結(jié)構(gòu)3的連接臂31與所述延伸臂32形成相互正交的兩個工字形結(jié)構(gòu)。所述延伸臂32的端部向外曲折延伸形成有曲臂33，所述每一人造金屬微結(jié)構(gòu)3的延伸臂32與位于所述延伸臂32兩端的曲臂33形成具有一開口34且中空的工字形結(jié)構(gòu)，所述工字形結(jié)構(gòu)的開口34位于所述曲臂33之間，并位于所述連接臂31的延伸方向上。所述人造金屬微結(jié)構(gòu)3可由銅線或銀線制成，在本實施例中，其由銀線制成。所述兩包覆板2分別設(shè)置在所述基板1的相對兩側(cè)，在本實施例中，所述包覆板2是高密度聚乙烯(HDPE)板，當(dāng)需要厚度較厚的超材料板時多個材料片層和各包覆板2之間通過組裝或者在每兩塊包覆板2之間填充可連接二者的物質(zhì)，其在固化后將已有的兩包覆板2粘合，從而使多個材料片層構(gòu)成一個整體。相對于現(xiàn)有的材料，通過改變材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，則可實現(xiàn)對應(yīng)需要匹配的阻抗值。本發(fā)明的透波材料應(yīng)用在天線罩上時，其電磁波通過所述基于人造金屬微結(jié)構(gòu)單元的透波材料的仿真圖如圖3所示，仿真結(jié)果顯示：在頻率14.5GHz以上，這種材料整體具有良好的透波性能，即有效地實現(xiàn)與空氣阻抗的匹配，16GHz附近透射系數(shù)S2，1大于-0.2dB的帶寬達(dá)到1GHz以上。另外，在9GHz附近，天線罩的反射系數(shù)S1，1最大，透射最小，在此頻點附近可以作為選擇性濾波功能使用，因此，本發(fā)明的透波材料應(yīng)用在天線罩上時，則可削弱無用的電磁波對天線的干擾，增強(qiáng)整個通信系統(tǒng)的性能。當(dāng)需要在其他頻段與空氣進(jìn)行匹配時，可以通過改變材料單元的尺寸或者造金屬微結(jié)構(gòu)尺寸來實現(xiàn)，尺寸變小匹配頻段后移，尺寸變大匹配頻段前移。綜上所述，本發(fā)明通過改變?nèi)嗽旖饘傥⒔Y(jié)構(gòu)3的形狀、尺寸，來改變材料的相對介電常數(shù)、折射率和阻抗，從而實現(xiàn)該材料的阻抗與空氣的阻抗值基本相等，即實現(xiàn)阻抗匹配，以最大限度的增加入射電磁波的透射，所以減少了入射電磁波由空氣進(jìn)入該材料時的反射，即減少了入射電磁波的回波損耗。上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實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，還可做出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。