濾波超材料、天線罩和天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及天線領(lǐng)域，具體而言，涉及一種濾波超材料、天線罩和天線。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有天線罩基本是純材料天線罩，它只起到保護天線的作用，在一定的范圍內(nèi)會影響天線的性能。
[0003]采用純材料的天線罩時，利用半波長或四分之一波長理論，根據(jù)不同的天線頻率，改變天線罩的厚度，可影響其對電磁波的透波響應(yīng)。
[0004]現(xiàn)有的天線罩存在以下的缺點:1、當(dāng)波長過長時會使得天線罩過厚，進而重量偏大；2、普通材料的天線罩在寬頻帶、寬入射角角內(nèi)的透波特性較差，影響天線性能，且通帶夕卜的截止特性差，達不到良好的抑制特性。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的主要目的在于提供一種濾波超材料、天線罩和天線，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的透波特性較差問題。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種濾波超材料，包括多個導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層，任意相鄰的兩個導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層之間均設(shè)置有介質(zhì)層，每個導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層均包括多個鏤空幾何結(jié)構(gòu)，鏤空幾何結(jié)構(gòu)呈環(huán)形。
[0007]進一步地，各導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層中的相應(yīng)鏤空幾何結(jié)構(gòu)之間彼此至少部分地面對設(shè)置。
[0008]進一步地，各導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層中多個鏤空幾何結(jié)構(gòu)均按陣列排布；或者部分導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層中多個鏤空幾何結(jié)構(gòu)按陣列排布。
[0009]進一步地，鏤空幾何結(jié)構(gòu)為外緣與內(nèi)緣形狀相同的環(huán)形結(jié)構(gòu)，或者外緣與內(nèi)緣形狀不同的環(huán)形結(jié)構(gòu)。
[0010]進一步地，環(huán)形結(jié)構(gòu)的外緣呈圓形或橢圓形或多邊形，環(huán)形結(jié)構(gòu)的內(nèi)緣呈圓形或橢圓形或多邊形。
[0011]進一步地，每層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層包括多個鏤空幾何結(jié)構(gòu)，多個鏤空幾何結(jié)構(gòu)的形狀為至少兩種；或多個鏤空幾何結(jié)構(gòu)的形狀相同，多個鏤空幾何結(jié)構(gòu)的尺寸大小為至少兩種。
[0012]進一步地，每層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層包括多個鏤空幾何結(jié)構(gòu)，相鄰兩個鏤空幾何結(jié)構(gòu)之間的間距漸變。
[0013]進一步地，多個導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層包括第一導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層和第二導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層，第一導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層的鏤空幾何結(jié)構(gòu)與第二導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的鏤空幾何結(jié)構(gòu)的形狀不同、或形狀相同但尺寸大小不同或排布方式不同。
[0014]進一步地，介質(zhì)層包括纖維板、泡沫板和蜂窩板中的至少一種。
[0015]根據(jù)本實用新型的另一方面，提供了一種天線罩，天線罩包括上述的濾波超材料。
[0016]根據(jù)本實用新型的另一方面，提供了一種天線，天線包括上述的濾波超材料。
[0017]應(yīng)用本實用新型的技術(shù)方案，多個導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層的等效介電常數(shù)和磁導(dǎo)率使得工作頻段的電磁波能夠很好地透射該濾波超材料，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的透波性能差的問題。
【附圖說明】
[0018]構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0019]圖1示出了本實用新型第一實施例的濾波超材料結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2示出了本實用新型第一實施例的濾波超材料(不包括介質(zhì)層)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3示出了本實用新型第一實施例的濾波超材料的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4示出了本實用新型第一實施例的濾波超材料在電磁波(TE模、TM模)照射時S21曲線透波率的仿真效果；
[0023]圖5示出了本實用新型第二實施例的濾波超材料(不包括介質(zhì)層)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖6示出了本實用新型第二實施例的濾波超材料的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖7示出了本實用新型第二實施例的濾波超材料透波效果仿真圖；
[0026]圖8示出了本實用新型第三實施例的濾波超材料(不包括介質(zhì)層)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖9示出了本實用新型第三實施例的濾波超材料的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖10示出了本實用新型第三實施例的濾波超材料透波效果仿真圖；
[0029]圖11示出了本實用新型第四實施例的濾波超材料(不包括介質(zhì)層)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖12示出了本實用新型第四實施例的濾波超材料的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖13示出了本實用新型第四實施例的濾波超材料透波效果仿真圖。
[0032]其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記:
[0033]1、導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層；11、鏤空幾何結(jié)構(gòu)；2、介質(zhì)層。
【具體實施方式】
[0034]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本實用新型。
[0035]技術(shù)術(shù)語:
[0036]超材料，是指通過周期性規(guī)則排列的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)或鏤空幾何結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了自然界的材料所不具備的超常物理性質(zhì)的人工復(fù)合結(jié)構(gòu)或復(fù)合材料。超材料包括介質(zhì)層和形成在介質(zhì)層的表面上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層。導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層，由按周期性規(guī)則排列的多個導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)組成，或在導(dǎo)電體層上加工出按周期性規(guī)則排列的多個鏤空幾何結(jié)構(gòu)形成。超材料的電磁性質(zhì)主要由導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)或鏤空幾何結(jié)構(gòu)的形狀、尺寸和排布方式等因素決定，通過調(diào)整導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)或鏤空幾何結(jié)構(gòu)的形狀、尺寸和排布方式等參數(shù)可以得到所需的等效介電常數(shù)和磁導(dǎo)率，因此，超材料已廣泛的應(yīng)用于實現(xiàn)改變折射率、電磁隱身、完美吸波、提高透波性能和極化控制等。
[0037]導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)，是通過蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻等方法將導(dǎo)電材料附著在介質(zhì)層上形成具有一定幾何形狀的導(dǎo)電體。
[0038]鏤空幾何結(jié)構(gòu)，是通過蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻等方法在導(dǎo)電層上形成具有一定的幾何形狀的鏤空結(jié)構(gòu)。
[0039]實施例一
[0040]如圖1至3所示，本實用新型實施例的濾波超材料包括多個導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層1，任意相鄰的兩個導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層I之間均設(shè)置有介質(zhì)層2，每個導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層I均包括多個鏤空幾何結(jié)構(gòu)11，鏤空幾何結(jié)構(gòu)呈環(huán)形。
[0041]本實施例中，多個導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層I的等效介電常數(shù)和磁導(dǎo)率使得工作頻段的電磁波能夠很好地透射該濾波超材料，并且可以使較寬范圍的入射角的工作頻段的電磁波能夠很好地透射該濾波超材料，也可以使得工作頻段外的電磁波被截止。
[0042]具有導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層I的濾波超材料，可對光或電磁波起到調(diào)制作用，以及鏤空幾何結(jié)構(gòu)的形狀、尺寸和排布方式不同，可對電磁波起到調(diào)制作用，可使電磁波的傳播方向發(fā)生偏折或全頻段透波材料，甚至反射。
[0043]多個導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層I的鏤空幾何結(jié)構(gòu)11的配置不同，通過配置不同的鏤空幾何結(jié)構(gòu)11可以得到不同的等效介電常數(shù)和磁導(dǎo)率，有利于增加大入射角的電磁波的透射率、增加可良好透射的電磁波的頻段寬度、提高對工作頻段外的電磁的截止性能。
[0044]鏤空幾何結(jié)構(gòu)11的配置包括鏤空幾何結(jié)構(gòu)11的形狀、尺寸、排布方式。通過改變鏤空幾何結(jié)構(gòu)11的形狀、尺寸大小和排布方式等因素可以改變導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層I的等效介電常數(shù)和磁導(dǎo)率。呈環(huán)形的鏤空幾何結(jié)構(gòu)11的尺寸是指其外緣和內(nèi)緣圖形的參數(shù)，例如圓形的直徑、橢圓的長軸和短軸，多邊形的邊長。
[0045]可選地，每層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層I包括多個鏤空幾何結(jié)構(gòu)11，多個鏤空幾何結(jié)構(gòu)11的形狀為至少兩種；或多個鏤空幾何結(jié)構(gòu)11的形狀相同，多個鏤空幾何結(jié)構(gòu)11的尺寸大小為至少兩種。
[0046]就形狀相同的鏤空幾何結(jié)構(gòu)而言，上述的尺寸包括鏤空幾何結(jié)構(gòu)11的寬度和鏤空結(jié)合結(jié)構(gòu)的大小。形狀相同而尺寸不同，也即面積不同。
[0047]還可以優(yōu)選地，多個導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層I中的鏤空幾何結(jié)構(gòu)11的配置相同，多個導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層I具有相同的等效介電常數(shù)和磁導(dǎo)率，以提高濾波超材料的頻率選擇性能，更好的抑制工作頻率段外的電磁波。
[0048]優(yōu)選地，各導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層I中的相應(yīng)鏤空幾何結(jié)構(gòu)11之間彼此至少部分地面對設(shè)置。
[0049]本實施例中，各個導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層I中的相應(yīng)鏤空幾何結(jié)構(gòu)11之間彼此正對設(shè)置。也即，各個導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層I中相應(yīng)的鏤空幾何結(jié)構(gòu)11在平行于導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層I的平面上投影的中心重合。
[0050]本實施例中，各導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層I的鏤空幾何結(jié)構(gòu)11的形狀、尺寸和排布方式均相同。各個導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層I中相應(yīng)的鏤空幾何結(jié)構(gòu)11在平行于導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層I的平面上的投影重合。
[0051]也可以優(yōu)選地，導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層I的鏤空幾何結(jié)構(gòu)11錯開一定的位置，也即各個導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層I的鏤空幾何結(jié)構(gòu)11在平行于導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層I的平面上的投影的中心不重合?？梢允牵鱾€導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層I的鏤空幾何結(jié)構(gòu)11在平行于導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層I的平面上的投影具有重合的部分。
[0052]還可以優(yōu)選地，相鄰的兩個導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層I的鏤空幾何結(jié)構(gòu)11完全錯開，也即相鄰兩個導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層I的鏤空幾何結(jié)構(gòu)在平行于導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層I的平面上的投影沒有重合的部分。
[0053]優(yōu)選地，至少部分導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層I中的鏤空幾何結(jié)構(gòu)11按陣列排布，具體可以是矩形陣列排布。
[0054]本實施例中，各導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層I中多個鏤空幾何結(jié)構(gòu)11均按矩形陣列排布。多個鏤空幾何結(jié)構(gòu)11分成多個鏤空幾何結(jié)構(gòu)排，各個導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)排中相應(yīng)的鏤空幾何結(jié)構(gòu)11對齊設(shè)置，從而形成陣列。
[0055]也可以優(yōu)選，各個導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)排中相應(yīng)的鏤空幾何結(jié)構(gòu)11錯開，也即相鄰的兩個鏤空幾何結(jié)構(gòu)排中，其中一個鏤空幾何結(jié)構(gòu)排相對于另一個沿鏤空幾何結(jié)構(gòu)排的延伸方向移動預(yù)定的距離。
[0056]可以優(yōu)選地，鏤空幾何結(jié)構(gòu)11為外緣與內(nèi)緣形狀相同的環(huán)形結(jié)構(gòu)，也可以為外緣與內(nèi)緣形狀不同的環(huán)形結(jié)構(gòu)。鏤空幾何結(jié)構(gòu)11由片狀的鏤空區(qū)和設(shè)置在鏤空區(qū)內(nèi)的導(dǎo)電片組成，環(huán)形的鏤空幾何結(jié)構(gòu)11的內(nèi)緣為導(dǎo)電片的外緣。
[0057]優(yōu)選地，鏤空環(huán)形的外緣呈圓形或橢圓形或多邊形，鏤空環(huán)形的內(nèi)緣呈圓形或橢圓形或多邊形。
[0058]如圖2和3所示，本實施例的鏤空幾何結(jié)構(gòu)11的外緣和內(nèi)緣均呈矩形，鏤空幾何結(jié)構(gòu)11由四邊形的鏤空區(qū)和設(shè)置在鏤空區(qū)內(nèi)的四邊形導(dǎo)電片組成，導(dǎo)電片的四邊與鏤空區(qū)的邊緣之間的間隙形成環(huán)形鏤空幾何結(jié)構(gòu)11。鏤空區(qū)可以為矩形或正方形；導(dǎo)電片可以為矩形或正方形。形成于導(dǎo)電片的四周的鏤空的寬度可以相同，也可以不同。
[0059]例如可以為:導(dǎo)電片上下兩側(cè)的鏤空寬度相同，導(dǎo)電片左右兩側(cè)的鏤空寬度相同，但導(dǎo)電片上下兩側(cè)的鏤空寬度不同于導(dǎo)電片左右兩側(cè)的鏤