本發(fā)明涉及一種材料及天線罩，更具體地說，涉及一種可選擇性透波的超材料及天線罩。

背景技術(shù)：
天線罩用來保護天線系統(tǒng)免受風雨、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，同時減輕天線系統(tǒng)的磨損、腐蝕和老化，延長使用壽命。對于高速飛行的飛行器，天線罩還可以解決高溫、空氣動力負荷和其它負荷給天線帶來的問題。目前制備天線罩的材料多采用介電常數(shù)和損耗角正切低、而機械強度高的材料，如玻璃鋼、環(huán)氧樹脂、高分子聚合物等，結(jié)構(gòu)上多為均勻單壁結(jié)構(gòu)、夾層結(jié)構(gòu)和空間骨架結(jié)構(gòu)等。在由上述現(xiàn)有的材料制成的天線罩中，由于罩壁厚度的設(shè)計需兼顧工作波長、天線罩尺寸、形狀、環(huán)境條件、所用材料在電氣和結(jié)構(gòu)上的性能等因素，在保證高透射率的條件下通常不具備選擇性透波功能，因此，天線系統(tǒng)容易受到外部電磁波的干擾。

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)存在的缺陷，提供一種可選擇性透波的超材料。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種可選擇性透波的超材料，該材料包括至少一個材料片層，每個材料片層包括至少一塊介質(zhì)基板及設(shè)置在所述介質(zhì)基板上的人造金屬微結(jié)構(gòu)，所述介質(zhì)基板虛擬地劃分為多個陣列排布的介質(zhì)基板單元，每個介質(zhì)基板單元表面虛擬地建立平面直角坐標系，位于所述坐標系的每一象限內(nèi)均設(shè)置有附著在介質(zhì)基板上的一個第一人造金屬微結(jié)構(gòu)，位于所述坐標系的坐標軸上設(shè)置有一個附著在所述介質(zhì)基板上的第二人造金屬微結(jié)構(gòu)，其中，所述第一人造金屬微結(jié)構(gòu)呈王字形或倒王字形結(jié)構(gòu)，所述第二人造金屬微結(jié)構(gòu)呈十字形結(jié)構(gòu)。進一步地，所述介質(zhì)基板單元位于所述坐標系的第一象限與第三象限內(nèi)的第一人造金屬微結(jié)構(gòu)呈王字形結(jié)構(gòu)。進一步地，所述介質(zhì)基板單元位于所述坐標系的第二象限與第四象限內(nèi)的第一人造金屬微結(jié)構(gòu)呈倒王字形結(jié)構(gòu)。進一步地，所述人造金屬微結(jié)構(gòu)由銅線或銀線制成。進一步地，所述介質(zhì)基板由陶瓷材料、聚四氟乙烯材料、鐵電材料、鐵氧材料、鐵磁材料或FR-4環(huán)氧玻璃纖維制成。進一步地，所述材料片層還包括另一塊蓋設(shè)在所述人造金屬微結(jié)構(gòu)上的介質(zhì)基板，使所述人造金屬微結(jié)構(gòu)位于所述兩塊介質(zhì)基板之間。本發(fā)明還公開了一種天線罩，所述天線罩由可選擇性透波的超材料制成，該材料包括至少一個材料片層，每個材料片層包括至少一塊介質(zhì)基板及設(shè)置在所述介質(zhì)基板上的人造金屬微結(jié)構(gòu)，所述介質(zhì)基板虛擬地劃分為多個陣列排布的介質(zhì)基板單元，每個介質(zhì)基板單元表面虛擬地建立平面直角坐標系，位于所述坐標系的每一象限內(nèi)均設(shè)置有附著在介質(zhì)基板單元上的一個第一人造金屬微結(jié)構(gòu)，位于所述坐標系的坐標軸上設(shè)置有附著在所述介質(zhì)基板上的第二人造金屬微結(jié)構(gòu)，其中，所述第一人造金屬微結(jié)構(gòu)呈王字形或倒王字形結(jié)構(gòu)，所述第二人造金屬微結(jié)構(gòu)呈十字形結(jié)構(gòu)。進一步地，所述介質(zhì)基板單元位于所述坐標系的第一象限與第三象限內(nèi)的第一人造金屬微結(jié)構(gòu)呈王字形結(jié)構(gòu)。進一步地，所述介質(zhì)基板單元位于所述坐標系的第二象限與第四象限內(nèi)的第一人造金屬微結(jié)構(gòu)呈倒王字形結(jié)構(gòu)。進一步地，所述材料片層還包括另一塊蓋設(shè)在所述人造金屬微結(jié)構(gòu)上的介質(zhì)基板，使所述人造金屬微結(jié)構(gòu)位于所述兩塊介質(zhì)基板之間。實施本發(fā)明具有以下有益效果：通過合理設(shè)計人造金屬微結(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入該材料時的反射；此外，其還可進行頻率選擇，可根據(jù)需要調(diào)整相應透波和濾波頻率。附圖說明圖1是本發(fā)明一種實施例的可選擇性透波的超材料一個材料片層的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是實施例中人造金屬微結(jié)構(gòu)層的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是實施例中金屬微結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明實施例提出的可選擇性透波的超材料S參數(shù)仿真圖。具體實施方式超材料是一種人工電磁材料，其是指將金屬片鏤刻成特定形狀的拓撲金屬微結(jié)構(gòu)，并將所述特定形狀的拓撲金屬微結(jié)構(gòu)設(shè)置于一定介電常數(shù)和磁導率基材上而加工制造的等效特種電磁材料，其性能參數(shù)主要取決于其亞波長的特定形狀的拓撲金屬微結(jié)構(gòu)。在諧振頻段，人工電磁材料通常體現(xiàn)出高度的色散特性，換言之，其阻抗、容感性、等效的介電常數(shù)和磁導率隨著頻率會發(fā)生劇烈的變化。因而可采用人工電磁材料技術(shù)對天線罩的基本特性進行改造。請參閱圖1至圖3，本發(fā)明提供一種可選擇性透波的超材料，該材料包括一個材料片層，所述材料片層包括兩塊介質(zhì)基板1夾在所述兩介質(zhì)基板1中間的人造金屬微結(jié)構(gòu)，所述兩介質(zhì)基板1中間的人造金屬微結(jié)構(gòu)形成人造金屬微結(jié)構(gòu)層2。所述介質(zhì)基板1為由陶瓷材料、聚四氟乙烯材料、鐵電材料、鐵氧材料、鐵磁材料或FR-4環(huán)氧玻璃纖維制成。在本實施例中，所述介質(zhì)基板1為FR-4環(huán)氧玻璃纖維制成，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。所述一個介質(zhì)基板1虛擬地劃分為多個陣列排布的介質(zhì)基板單元，每個介質(zhì)基板單元對應一個金屬微結(jié)構(gòu)單元21。每個介質(zhì)基板單元表面虛擬地建立平面直角坐標系，位于所述坐標系的每一象限內(nèi)均設(shè)置有附著在介質(zhì)基板1上的一個第一人造金屬微結(jié)構(gòu)211，位于所述坐標系的坐標軸上設(shè)置有一個附著在所述介質(zhì)基板1上的第二人造金屬微結(jié)構(gòu)212，其中，所述第一人造金屬微結(jié)構(gòu)211呈王字形或倒王字形結(jié)構(gòu)，所述第二人造金屬微結(jié)構(gòu)212呈十字形結(jié)構(gòu)。在本實施例中，所述介質(zhì)基板單元位于所述坐標系的第一象限與第三象限內(nèi)的第一人造金屬微結(jié)構(gòu)211呈王字形結(jié)構(gòu)；所述介質(zhì)基板單元位于所述坐標系的第二象限與第四象限內(nèi)的第一人造金屬微結(jié)構(gòu)211呈倒王字形結(jié)構(gòu)，即所述四個王字形金屬結(jié)構(gòu)是由其中一象限的王字形金屬結(jié)構(gòu)圍繞垂直于微結(jié)構(gòu)平面的中心軸依次旋轉(zhuǎn)90°而成，它們在平面內(nèi)具有90°旋轉(zhuǎn)不變性。所述第二人造金屬微結(jié)構(gòu)212的正投影位于所述坐標系的橫軸和縱軸上，從而形成每個介質(zhì)基板單元附著有五個金屬微結(jié)構(gòu)的形式。所述人造金屬微結(jié)構(gòu)可由銅線或銀線制成，在本實施例中，其由銀線制成。制作本發(fā)明時采用先在一介質(zhì)基板1上印制所述人造金屬微結(jié)構(gòu)，然后再蓋設(shè)另一介質(zhì)基板1的設(shè)計，因而很大程度上降低了工藝復雜性和操作成本。本發(fā)明的透波材料應用在天線罩上時，電磁波通過所述可選擇性透波的超材料的仿真圖如圖4所示，仿真結(jié)果顯示：在頻率1.86GHz和2.31GHz附近，天線罩具有良好的透波性能。另外，在1.7GHz和2.05GHz附近，天線罩的透射系數(shù)S21接近-50dB，透射最小，具有帶阻性質(zhì)。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，增強整個天線通信系統(tǒng)的性能。當需要在其他頻段與空氣進行匹配時，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)明通過合理設(shè)計人造金屬微結(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入該材料時的反射；此外，其還可進行頻率選擇，可根據(jù)需要調(diào)整相應透波和濾波頻率。上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行了描述，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)明的保護之內(nèi)。