專利名稱：透波材料及其天線罩和天線系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電磁材料領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種透波材料及其天線罩和天線系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
透波材料被廣泛應用于天線罩、 天線窗等器材中，一方面作為具有一定機械強度和其他耐候性能的材料，為天線等電磁波信號發(fā)射、接收器件進行保護，使其免受風雨、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，減輕天線系統(tǒng)的磨損、腐蝕和老化，延長使用壽命，另一方面為了盡量少地影響天線發(fā)射的信號，需要具有很好的透波性能，一般采用透波性能好、損耗角正切值小、機械強度高的材料，如玻璃鋼、環(huán)氧樹月旨、聞分子聚合物等。但是現(xiàn)有的這些材料雖然具有一定的透波功能，但通常透波頻帶都較窄，限制了其應用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種透波材料及其天線罩和天線系統(tǒng)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種透波材料，包括至少一個非金屬材料制成的基板和附在所述基板表面上的金屬箔，所述金屬箔上鏤空有多個環(huán)形槽。在本發(fā)明所述的透波材料中，所述透波材料包括三個依次層疊的基板，位于中間的基板其正面和背面分別附著有所述金屬箔，每個所述金屬箔上鏤空有多個環(huán)形槽。在本發(fā)明所述的透波材料中，所述環(huán)形槽為正六邊形槽，所述環(huán)形槽的外輪廓和內(nèi)輪廓為相互平行的正六邊形且共中心點。在本發(fā)明所述的透波材料中，所述環(huán)形槽在所述金屬箔上周期性排布。在本發(fā)明所述的透波材料中，所述正六邊形的環(huán)形槽以其中任意一條邊所在的方向為行、以與所述行方向成30度的方向為列的方式周期性排布。在本發(fā)明所述的透波材料中，所述環(huán)形槽的列間距大于所述環(huán)形槽外輪廓的正六邊形的邊長的三倍且小于該邊長的六倍，所述環(huán)形槽的行間距大于所述環(huán)形槽外輪廓的正六邊形的邊長的萬倍且小于該邊長的2士倍。在本發(fā)明所述的透波材料中，所述環(huán)形槽的列間距是行間距的士倍。在本發(fā)明所述的透波材料中，所述環(huán)形槽外輪廓的正六邊形的邊長為2.5mm，內(nèi)輪廓的正六邊形的邊長為(2.5-1.5# ) mm,環(huán)形槽的槽寬為lmm，行間距為(2.5>/3+1 ) mm，列間距為(7.5 +VI ) mmO在本發(fā)明所述的透波材料中，構(gòu)成所述金屬箔為金、銀或銅，或者為含有金、銀或銅的合金。
本發(fā)明還提供一種天線罩，用于罩設在天線本體上，包括如上所述所述的透波材料。本發(fā)明還提供一種天線系統(tǒng)，包括天線本體以及如上所述的天線罩，所述天線罩罩設于天線本體上，且與之間隔預設距離。實施本發(fā)明的技術(shù)方案，具有以下有益效果本發(fā)明的透波材料具有寬頻透波性能，因此具有這種透波材料的天線罩及天線系統(tǒng)在對天線進行物理保護的同時，能夠高效地透過電磁波，不影響天線的工作效率。


下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中 圖I是依據(jù)本發(fā)明的透波材料的剖視圖；圖2是圖I所述透波材料的金屬箔的俯視圖；圖3是圖2中的環(huán)形槽的周期性排布方式的示意圖；圖4是圖2中的環(huán)形槽的尺寸示意圖；圖5是具有圖2所示金屬箔的透波材料的頻率響應仿真圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種透波材料，包括至少一個非金屬材料制成的基板和附著在基板表面上的金屬箔。這里制造基板的非金屬材料有多種選擇，例如陶瓷、FR4、F4B (聚四氟乙烯)、HDPE (高密度聚乙烯，High Density Polyethylene)、ABS (Acrylonitrile ButadieneStyrene )、鐵電材料、或者鐵磁材料等。如圖I所示，本實施例中的透波材料3具有三層依次疊加的基板I，中間的基板I的分別與另外兩個基板相接觸的正面和反面上分別附著有一層金屬箔2。三層基板I壓合成一個整體，當需要透波性能更強或強度需要時，可以疊加多個這樣的三層基板并壓合成一體；也可有多層基板依次疊壓，任意相鄰兩基板相接觸的表面之間都可設置該金屬箔2，金屬箔2設置在哪兩個相鄰基板之間視具體需求而定。金屬箔2如圖2所示，其上鏤空有多個環(huán)形槽20。金屬箔2的材料可以是金、銀、銅等導電性能良好的金屬材料，或者主要成分為金、銀、銅中的一種或兩種的合金材料。本發(fā)明中，優(yōu)選銅或銀。優(yōu)選實施例中，環(huán)形槽20為等槽寬的正六邊形，即其外輪廓和內(nèi)輪廓都是正六邊形，兩個正六邊形共中心點且至少有一對邊相互平行，從而形成槽寬恒等的環(huán)形槽。當然，環(huán)形槽20也可以是其他形狀，例如圓環(huán)、橢圓環(huán)、三角形環(huán)、正方形環(huán)或其他任意多邊形環(huán)，甚至任意不規(guī)則形狀的環(huán)形槽。只要在金屬箔2上鏤空有多個這樣的環(huán)形槽，并按照一定的規(guī)律排布，即可達到一定的透波效果。進一步地，本實施例的環(huán)形槽20按照一定地周期規(guī)律地排布在金屬箔2上，例如矩形陣列排布，即以一個方向為行、垂直于行的方向為列、并按一定的行間距和列間距排列；也可以環(huán)形分布，即按照一定的規(guī)律遞增半徑、在每個半徑對應的圓周上排列環(huán)形槽。本實施例中，正對正六邊形的環(huán)形槽20，優(yōu)選平行四邊形陣列排布，所謂平行四邊形陣列排布，即任意兩行上取任意兩列共四個環(huán)形槽，其對應的四個環(huán)形槽中心點構(gòu)成的是平行四邊形(不包括夾角成90度的情況)，而非矩形。如圖3所示，本實施例的環(huán)形槽20，以任一環(huán)形槽外輪廓或內(nèi)輪廓的正六邊形的任一條邊所在的方向為行、以與行方向成30度的方向為列方向進行平行四邊形陣列排布，任意相鄰兩行的行間距」y (即同一列上相鄰兩個環(huán)形槽20的中心點Op O3之間的距離)均相等，任意相鄰兩列的列間距」X (即同一行上相鄰兩個環(huán)形槽20的中心點02、O4之間的距離)均相等。相鄰兩行、相鄰兩列環(huán)形槽20的中心點的連線構(gòu)成銳角0=30度的平行四邊形。設環(huán)形槽外輪廓的正六邊形的邊長為A，為 了使相鄰環(huán)形槽20之間留有金屬連接，環(huán)形槽的列間距」X必須大于3A，而行間距」y必須大于^A;同時為了盡可能多地在金屬箔2上布置環(huán)形槽以提高透波效果，相鄰環(huán)形槽之間的金屬連接部分應不足以放置另一個環(huán)形槽，因此環(huán)形槽的列間距」X優(yōu)選小于6A，行間距」y小于2^A。另外，為了使金屬連接部分的寬度處處相等，優(yōu)選環(huán)形槽的列間距」X是行間距」y的VI倍。金屬箔2經(jīng)如上所述的環(huán)形槽鏤空后，形成如圖2所示的類似于蜂窩的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)21以及每個環(huán)形槽20內(nèi)部(也即網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的每個網(wǎng)格內(nèi)部)的正六邊形金屬片22。具有這種鏤空金屬箔2的基板，能夠獲得很好的頻率選擇性透波功能。下面，將結(jié)合具體實施例來說明本發(fā)明的透波材料的應用效果。在一實施例中，圖3、圖4中的各參數(shù)值分別為環(huán)形槽20外輪廓的正六邊形的邊長A=2.5mm，總高度H=2.5#mm，內(nèi)輪廓的正六邊形的邊長a= ( 2.5-2V3/3 )mm，高度h= ( 2.5^3 -2 ) mm，環(huán)形槽20的槽寬」h=lmm,行間距」y為(2.5^3+1 ) mm,列間距」X為(7.5 + V3 ) mm，環(huán)形槽與環(huán)形槽之間的金屬連接部分的寬度W=Imm,人造微結(jié)構(gòu)的絲線均為銅線且厚度為0. 018mm，三層基板的中間一層的厚度為I. 5mm，材料為FR4，介電常數(shù)e r2=2. 65、損耗角正切值tan 6 =0. 001，中間基板兩側(cè)的上層基板和下層基板的厚度為I. 25mm，材料為FR4，介電常數(shù)e rt=2. 65、損耗角正切值tan S =0. 001。整個透波材料的總厚度為4. 036mm。對具有上述參數(shù)的透波材料進行仿真，其S參數(shù)仿真圖如圖5所示。由圖5可以看到，上述超材料在17. 8GHz,21. 7GHz兩處Sll達到最低，且均小于_50dB,從16 24GHz頻段內(nèi)S21基本為0，形成帶通，因此在這一段約8GHz的頻帶范圍的電磁波均可基本無損耗的透過，具有寬頻透波形成，非常適用于天線罩等對透波率有要求的場合。因此，本發(fā)明還提供一種天線罩，該天線罩由上述透波材料3制成，用來罩在天線本體外部，對天線本體起到保護作用的同時，對頻率在上述超材料諧振頻率附近的電磁波不允許透過，而頻率在其他范圍的電磁波則允許透過。需要說明的是，天線罩的形狀可以為與附圖中的透波材料3形狀相同的平板狀，也可以根據(jù)實際需求來設計天線罩的形狀，比如設計成圓球狀或者與天線形狀匹配的形狀(共形的天線罩)等，也不排除使用多個平板狀結(jié)構(gòu)拼接成需要的形狀，本發(fā)明對此不作限制。本發(fā)明還提供一種天線系統(tǒng)，包括天線本體，以及如上文所述的天線罩，天線罩罩設于天線本體上。天線本體包括輻射源、饋電單元等，具體構(gòu)成可參閱相關(guān)技術(shù)資料，本發(fā)明對此不作限制。天線本體可以是例如但不限于平板天線、網(wǎng)橋天線。
另外，當該天線罩和天線系統(tǒng)對應的透波頻率改變或不在上述16 24GHz的透波頻率范圍內(nèi)時，可以調(diào)節(jié)環(huán)形槽的形狀、尺寸、排布方式等參數(shù)，即可使得對應的透波頻率有一定的調(diào)整，以適應各種不同的應用需求。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，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種透波材料，其特征在于，包括至少一個非金屬材料制成的基板和附在所述基板表面上的金屬箔，所述金屬箔上鏤空有多個環(huán)形槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的透波材料，其特征在于，所述透波材料包括三個依次層疊的基板，位于中間的基板其正面和背面分別附著有所述金屬箔，每個所述金屬箔上鏤空有多個環(huán)形槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的透波材料，其特征在于，所述環(huán)形槽為正六邊形槽，所述環(huán)形槽的外輪廓和內(nèi)輪廓為相互平行的正六邊形且共中心點。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的透波材料，其特征在于，所述環(huán)形槽在所述金屬箔上周期性排布。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的透波材料，其特征在于，所述正六邊形的環(huán)形槽以其中任意一條邊所在的方向為行、以與所述行方向成30度的方向為列的方式周期性排布。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的透波材料，其特征在于，所述環(huán)形槽的列間距大于所述環(huán)形槽外輪廓的正六邊形的邊長的三倍且小于該邊長的六倍，所述環(huán)形槽的行間距大于所述環(huán)形槽外輪廓的正六邊形的邊長的Vi倍且小于該邊長的2萬倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的透波材料，其特征在于，所述環(huán)形槽的列間距是行間距的Vi倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的透波材料，其特征在于，所述環(huán)形槽外輪廓的正六邊形的邊長為2. 5mm，內(nèi)輪廓的正六邊形的邊長為(2.5-1.5^) mm，環(huán)形槽的槽寬為1mm，行間距為(2.5^/3+1 ) mm，歹丨J 間距為(7.5 + V3 ) Tnmn. 8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的透波材料，其特征在于，構(gòu)成所述金屬箔為金、銀或銅，或者為含有金、銀或銅的合金。
9.一種天線罩，其特征在于，用于罩設在天線本體上，包括具有權(quán)利要求I至8任一項所述的透波材料。
10.一種天線系統(tǒng)，其特征在于，包括天線本體以及權(quán)利要求9所述的天線罩，所述天線罩罩設于天線本體上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種透波材料及其天線罩和天線系統(tǒng)，其透波材料包括至少一個非金屬材料制成的基板和附在所述基板表面上的金屬箔，所述金屬箔上鏤空有多個環(huán)形槽。本發(fā)明的透波材料具有寬頻透波性能，因此具有這種透波材料的天線罩及天線系統(tǒng)在對天線進行物理保護的同時，能夠高效地透過電磁波，不影響天線的工作效率。
文檔編號H01Q1/42GK102769197SQ20121022050
公開日2012年11月7日 申請日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月29日
發(fā)明者付少麗, 劉若鵬, 方小偉, 王海蓮, 趙治亞 申請人:深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司