超材料濾波結(jié)構(gòu)及具有其的超材料天線罩和天線系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及天線濾波領(lǐng)域，具體而言，涉及一種超材料濾波結(jié)構(gòu)及具有其的超材料天線罩和天線系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]—般情況下，天線系統(tǒng)都會(huì)設(shè)置有濾波結(jié)構(gòu)。利用濾波結(jié)構(gòu)形成的天線罩的目的是保護(hù)天線系統(tǒng)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。同時(shí)減輕天線系統(tǒng)的磨損、腐蝕和老化，延長使用壽命。但是天線罩是天線前面的障礙物，對(duì)天線輻射波會(huì)產(chǎn)生吸收和反射，改變天線的自由空間能量分布，并在一定程度上影響天線的電氣性能。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的濾波結(jié)構(gòu)是由純材料制成，純材料的透波性能比較均一，工作頻段內(nèi)或相鄰頻段均透波，造成天線無法對(duì)工作頻段以外的電磁波進(jìn)行有效抑制，使得工作頻段外的透波容易干擾天線的正常工作。而且，現(xiàn)有技術(shù)中不具有TE波(直向波)與TM波(橫向波)的透波范圍不相同的濾波結(jié)構(gòu)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種超材料濾波結(jié)構(gòu)及具有其的超材料天線罩和天線系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中濾波結(jié)構(gòu)對(duì)工作頻段外的電磁波的抑制效果差的問題，并且使工作頻段的入射超材料濾波結(jié)構(gòu)的TE波和TM波的透波范圍不相同。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種超材料濾波結(jié)構(gòu)，包括:基板；多層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層，各層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層設(shè)置在基板上，且相鄰兩層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層間隔設(shè)置，其中，各層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層包括一體的金屬板件和多個(gè)金屬片，金屬板件上開設(shè)有多個(gè)放置空間，相鄰兩層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層的放置空間的投影至少部分重合，每個(gè)放置空間內(nèi)呈一字型并排且間隔地放置至少兩個(gè)金屬片，各金屬片與金屬板件之間具有間隙。
[0006]進(jìn)一步地，放置空間為矩形空間，每個(gè)矩形空間內(nèi)放置的金屬片的數(shù)量為兩個(gè)，每個(gè)矩形空間通過放置在其中的該兩個(gè)金屬片而形成日字形中空間隙。
[0007]進(jìn)一步地，多層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層為兩層，其中一層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層的日字形中空間隙與另一層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層的日字形中空間隙相對(duì)設(shè)置。
[0008]進(jìn)一步地，矩形空間具有長邊和短邊，該長邊的邊長為LI，該短邊的邊長為L2，
11.5mm ^ LI ^ 13.5mm，6mm ^ L2 ^ 8mm0
[0009]進(jìn)一步地，金屬片為具有長邊和短邊的矩形金屬片，金屬片的長邊邊長為L3，金屬片的短邊邊長為 L4，5.5mm ^ L3 ^ 7.5mm，5mm ^ L4 ^ 6mm。
[0010]進(jìn)一步地，各層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層的多個(gè)放置空間呈矩形陣列分布。
[0011]進(jìn)一步地，同一層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層的相鄰的矩形空間的短邊之間距離為DI，3mm < Dl < 4mm。
[0012]進(jìn)一步地，同一層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層的相鄰的矩形空間的長邊之間距離為D2，3.5mm < D2 < 4.5mm。
[0013]進(jìn)一步地，基板包括蜂窩基板，兩層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層分別設(shè)置在蜂窩基板的相對(duì)的兩側(cè)。
[0014]進(jìn)一步地，蜂窩基板厚度為H，4mm < H < 6mm。
[0015]進(jìn)一步地，蜂窩基板的兩側(cè)均設(shè)置有兩塊預(yù)浸料基板，每層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層設(shè)置在相應(yīng)的兩塊預(yù)浸料基板之間。
[0016]進(jìn)一步地，蜂窩基板與相應(yīng)的預(yù)浸料基板之間具有粘結(jié)膠層。
[0017]進(jìn)一步地，遠(yuǎn)離蜂窩基板的預(yù)浸料基板的厚度大于靠近蜂窩基板的預(yù)浸料基板的厚度。
[0018]根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，提供了一種超材料天線罩，包括濾波結(jié)構(gòu)，濾波結(jié)構(gòu)為前述的超材料濾波結(jié)構(gòu)。
[0019]根據(jù)本實(shí)用新型的又一方面，提供了一種天線系統(tǒng)，包括天線罩，該天線罩為前述的超材料天線罩。
[0020]應(yīng)用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，該超材料濾波結(jié)構(gòu)的多層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層的金屬板件為一體結(jié)構(gòu)，每個(gè)放置空間內(nèi)呈一字型并排放置有多個(gè)金屬片，并且各金屬片之間以及金屬片與金屬板件之間具有間隔，而且相鄰兩層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層上的放置空間的投影至少部分重合。這樣的超材料濾波結(jié)構(gòu)能夠調(diào)節(jié)濾波的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率，使得電磁波通過該超材料濾波結(jié)構(gòu)時(shí)，工作頻段的電磁波能高效率地穿透，非工作頻段的電磁波能夠有效地被截止，從而解決了超材料濾波結(jié)構(gòu)對(duì)工作頻段外的電磁波的抑制效果差的技術(shù)問題。同時(shí)，該超材料濾波結(jié)構(gòu)使得透波的TE波與TM波的頻率范圍不相同。
【附圖說明】
[0021]構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0022]圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型的超材料濾波結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2示出了圖1的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層的一處日字形間隔結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0024]圖3示出了圖1的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4示出了超材料濾波結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的TE波透波效果曲線圖；
[0026]圖5示出了圖4的局部放大圖；
[0027]圖6示出了超材料濾波結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的TM波透波效果曲線圖；
[0028]圖7示出了圖6的局部放大圖；
[0029]圖8示出了超材料濾波結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的TE波和TM波的透波效果對(duì)比曲線圖；
[0030]圖9示出了圖8的局部放大對(duì)比曲線圖。
[0031]其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記:
[0032]10、基板；11、蜂窩基板；
[0033]12、預(yù)浸料基板；20、導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層；
[0034]21、金屬板件；22、金屬片；
[0035]30、粘結(jié)膠層。
【具體實(shí)施方式】
[0036]需要說明的是，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)施例來詳細(xì)說明本實(shí)用新型。
[0037]如圖1和圖2所示，本實(shí)施例提供了一種超材料濾波結(jié)構(gòu)，該超材料濾波結(jié)構(gòu)包括基板10和多層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層20，各層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層20設(shè)置在基板10上，且相鄰兩層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層20間隔設(shè)置，其中，各層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層20包括一體的金屬板件21和多個(gè)金屬片22，金屬板件21上開設(shè)有多個(gè)放置空間，相鄰兩層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層20的放置空間的投影至少部分重合，每個(gè)放置空間內(nèi)呈一字型并排且間隔地放置至少兩個(gè)金屬片22，各金屬片22與金屬板件21之間具有間隙。
[0038]這樣的超材料濾波結(jié)構(gòu)能夠調(diào)節(jié)濾波的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率，使得電磁波通過該超材料濾波結(jié)構(gòu)時(shí)，工作頻段的電磁波能高效率地穿透，非工作頻段的電磁波能夠有效地被截止，從而解決了超材料濾波結(jié)構(gòu)對(duì)工作頻段外的電磁波的抑制效果差的技術(shù)問題。同時(shí)，該超材料濾波結(jié)構(gòu)使得透波的TE波(即直向波)與TM波(即橫向波)的頻率范圍不相同。
[0039]如圖2和圖3所示，各層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層20上的每個(gè)放置空間為矩形空間，每個(gè)矩形空間內(nèi)放置的金屬片22的數(shù)量為兩個(gè)，每個(gè)矩形空間通過放置在其中的該兩個(gè)金屬片22而形成日字形中空間隙。在本實(shí)施例中，多層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層20為兩層，其中一層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層20的日字形中空間隙與另一層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層20的日字形中空間隙相對(duì)設(shè)置。這樣，兩層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層20之間的日字形中空間隙正對(duì)，能夠在電磁波入射該超材料濾波結(jié)構(gòu)的過程中，電磁波在日字形中空間隙之間形成的電磁感應(yīng)現(xiàn)象而有利于該超材料濾波結(jié)構(gòu)對(duì)工作頻段的電磁波進(jìn)行濾波。
[0040]導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)可以使用任意導(dǎo)電材料，可以是金屬材料，例如金、銀或銅或幾種金屬的混合物，優(yōu)選銅，所使用的金屬材料的原始形態(tài)可以是固體、液體、流狀體或粉狀物；也可以是非金屬材料，如導(dǎo)電油墨。
[0041]如圖3所示，矩形空間的矩形輪廓具有長邊和短邊，該長邊的邊長為LI，該短邊的邊長為 L2，11.5mm < LI < 13.5mm，6mm < L2 < 8mm ;優(yōu)選地，本實(shí)施例中 LI = 11.5mm，L2=6.0_。金屬片22為具有長邊和短邊的矩形金屬片，金屬片22的長邊邊長為L3，金屬片22 的短邊邊長為 L4，5.5mm L3 7.5mm, 5mm L4 6mm,本實(shí)施例中 L3 = 5.8mm, L4 =5.45mm0
[0042]在本實(shí)施例中，各層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層20的多個(gè)放置空間呈矩形陣列分布。在同一層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層20上，其中每個(gè)放置空間內(nèi)，金屬片22與金屬板件21之間的間隙距離為0.1mm至0.5mm，本實(shí)施例中優(yōu)選為0.1mm。并且，每個(gè)放置空間內(nèi)的兩個(gè)金屬片22之間的間隙距離在0.4mm至1.0mm，本實(shí)施例中優(yōu)選為0.4mm。本實(shí)施例的各層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層20的厚度小于0.02mm,優(yōu)選