高通濾波超材料、天線罩和天線系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及濾波材料領域，具體而言，涉及一種高通濾波超材料、天線罩和天線系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]一般地，天線都會設置有天線罩，用于保護天線不受風雨、冰雪等的環(huán)境影響。現(xiàn)有天線罩基本是純材料天線罩，只起到保護天線的作用，使用純材料天線罩在一定的范圍內(nèi)會影響天線的性能。其中，用于制作天線罩的純材料為普通的物理材料，在制作純材料天線罩時，利用半波長或四分之一波長理論，并根據(jù)不同的天線頻率，改變純材料的厚度，用以減小對電磁波的透波響應。在設計制作純材料天線罩的時候，當天線的輻射波波長過長時，利用半波長或四分之一波長理論，純材料天線罩會顯得比較厚，進而使得整個天線罩的重量過大。另外，普通的純材料天線罩在寬帶寬角內(nèi)的透波特性較差，影響天線性能，且通帶外的截止特性偏差，對天線的工作頻段外的信號難以達到良好的抑制特性。
[0003]針對現(xiàn)有技術中對天線工作頻段外的電磁波抑制效果不好的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要目的在于提供一種高通濾波超材料、天線罩和天線系統(tǒng)，以解決對天線工作頻段外的電磁波抑制效果不好的問題。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種高通濾波超材料，包括疊置的至少三個導電幾何結(jié)構(gòu)層，所述至少三個導電幾何結(jié)構(gòu)層中的至少一個包括網(wǎng)格狀的導電幾何結(jié)構(gòu)；和多個介質(zhì)層，每個介質(zhì)層分別設置在兩個相鄰導電幾何結(jié)構(gòu)層之間，其中，該高通濾波超材料的導電幾何結(jié)構(gòu)層和介質(zhì)層使得該高通濾波超材料具有這樣的介電常數(shù)和磁導率:使得電磁波在通過該高通濾波超材料時，工作頻段內(nèi)的電磁波穿透該高通濾波超材料，而低于工作頻段的電磁波被截止。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種天線罩，該天線罩包括上述聞通濾波超材料。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種天線系統(tǒng)，該天線系統(tǒng)包括天線和上述天線罩，天線罩罩設在天線上。
[0008]應用本發(fā)明的技術方案，高通濾波超材料包括疊置的至少三個導電幾何結(jié)構(gòu)層，所述至少三個導電幾何結(jié)構(gòu)層中的至少一個包括網(wǎng)格狀的導電幾何結(jié)構(gòu)；和多個介質(zhì)層，每個介質(zhì)層分別設置在兩個相鄰導電幾何結(jié)構(gòu)層之間，通過采用多個介質(zhì)層，以及根據(jù)介質(zhì)層調(diào)整結(jié)構(gòu)層中的導電幾何結(jié)構(gòu)，以調(diào)節(jié)高通濾波超材料的介電常數(shù)和磁導率，可以使得天線發(fā)射或者接收電磁波時，通過本發(fā)明實施例中提供的高通濾波超材料，工作頻段的電磁波能高效率穿透，有效地截止低于工作頻段的電磁波，解決了天線罩對工作頻段外的電磁波抑制效果不好的問題，進而達到了增強對工作頻段外的電磁波的抑制的效果。
【附圖說明】
[0009]構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:
[0010]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的高通濾波超材料的剖視圖；
[0011]圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的十字型結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0012]圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的一排十字型結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0013]圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的一列十字型結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0014]圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的網(wǎng)格狀排列的十字型結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0015]圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的耶路撒冷十字型結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0016]圖7是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的高通濾波超材料的示意圖；
[0017]圖8是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的高通濾波超材料的S21參數(shù)仿真曲線示意圖；
[0018]圖9是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的高通濾波超材料的示意圖；以及
[0019]圖10是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的高通濾波超材料的S21參數(shù)仿真曲線示意圖。
【具體實施方式】
[0020]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發(fā)明。
[0021]本發(fā)明實施例提供了一種高通濾波超材料，圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的高通濾波超材料的剖視圖。如圖1所示，該超材料包括至少三個導電幾何結(jié)構(gòu)層10，至少三個導電幾何結(jié)構(gòu)層10中的至少一個包括網(wǎng)格狀的導電幾何結(jié)構(gòu)；和多個介質(zhì)層20，每個介質(zhì)層分別設置在兩個相鄰導電幾何結(jié)構(gòu)層10之間。優(yōu)選的，至少部分導電幾何結(jié)構(gòu)中設置有導電線材，其中，介質(zhì)層20具有一定的機械強度，介質(zhì)層20可以采用聚四氟乙烯等物理材料，也可以采用其他的非金屬物理材料例如陶瓷等。導電幾何結(jié)構(gòu)為具有導電性能的幾何結(jié)構(gòu)，該導電幾何結(jié)構(gòu)可以是具有導電性的十字型的幾何結(jié)構(gòu)。導電幾何結(jié)構(gòu)可以采用金屬材料，如金、銀、銅等等，也可以采用非金屬材料，如石墨等。導電幾何結(jié)構(gòu)的十字型結(jié)構(gòu)包括十字型變形后的形狀，例如耶路撒冷十字型等。
[0022]通過本發(fā)明實施例，將導電幾何結(jié)構(gòu)10置于介質(zhì)層20上，通過采用不同的介質(zhì)層20，以及根據(jù)不同的介質(zhì)層20調(diào)整導電幾何結(jié)構(gòu)10中的網(wǎng)格狀導電幾何結(jié)構(gòu)，以調(diào)節(jié)高通濾波超材料的介電常數(shù)和磁導率，可以使得在天線的電磁波透過本發(fā)明實施例中提供的高通濾波超材料時，工作頻段內(nèi)的電磁波能高效率穿透，低于工作頻段的電磁波被有效地截止。
[0023]優(yōu)選地，本發(fā)明實施例的高通濾波超材料中多個網(wǎng)格狀的導電幾何結(jié)構(gòu)可以是周期性排布，也可以是非周期性排布，可以根據(jù)天線工作頻率進行調(diào)整，其中，周期性排布和非周期性排布的排布規(guī)律均可以根據(jù)天線的工作參數(shù)進行調(diào)整，以實現(xiàn)電容和電感的調(diào)節(jié)。
[0024]進一步地，周期性排布或者非周期性排布的多個網(wǎng)格狀的導電幾何結(jié)構(gòu)可以為三角形、四邊形、五邊形、六邊形、圓形、以及橢圓形中至少一種。其中，網(wǎng)格狀的導電幾何結(jié)構(gòu)可以是封閉的，也可以是開口的。多個網(wǎng)格狀的導電幾何結(jié)構(gòu)可以是平面結(jié)構(gòu)也可以是立體結(jié)構(gòu)，導電幾何結(jié)構(gòu)為平面結(jié)構(gòu)時，導電線材位于多個網(wǎng)格狀的導電幾何結(jié)構(gòu)內(nèi)；網(wǎng)格狀的導電幾何結(jié)構(gòu)為立體結(jié)構(gòu)時，導電線材與多個網(wǎng)格狀的導電幾何結(jié)構(gòu)位于不同的平面。
[0025]其中，導電線材與網(wǎng)格狀的導電幾何結(jié)構(gòu)可以電性隔絕，導電線材包括直線或者曲線形成的十字型、一字型、雪花型、以及十字型的變形結(jié)構(gòu)。導電線材可以是直線形成的十字型、一字型、雪花型以及十字型的變形結(jié)構(gòu)中任意一種結(jié)構(gòu)，也可以是其中的任意幾種的組合。其中，十字型的變形結(jié)構(gòu)可以是耶路撒冷十字形結(jié)構(gòu)。
[0026]導電幾何結(jié)構(gòu)可以為金屬導電幾何結(jié)構(gòu)，例如金、銀或銅或幾種金屬的混合物。也可以使用任何導電的非金屬材料制成。所使用的任意金屬材料的原始形態(tài)可以是固體、液體、流狀體或粉狀物。通過本實施例，采用金屬導電幾何結(jié)構(gòu)，能夠使高頻段的電磁波更易穿透高通濾波超材料。
[0027]優(yōu)選地，介質(zhì)層20可以為復合材料基板或陶瓷基板。其中，復合材料可以是熱固性材料，也可以是熱塑性材料。復合材料為包含纖維、泡沫和/或蜂窩的一層或者多層結(jié)構(gòu)。復合材料含有增強材料，該增強材料為纖維、織物或者粒子中的至少一種。一般來說，介質(zhì)層的介電常數(shù)ε應該滿足:1 < ε <5。
[0028]介質(zhì)層20具有一定的機械強度，將該高通濾波超材料應用于天線罩時，能夠起到一定的保護作用，不同尺寸的導電幾何結(jié)構(gòu)能夠?qū)μ炀€的電磁波起到高通頻選作用，提高了天線罩對工作頻段外的電磁波的抑制效果，尤其是提高了電線工作頻率外的低頻段的電磁波的抑制特性。
[0029]本發(fā)明實施例的介質(zhì)層為多層介質(zhì)層，在多層介質(zhì)層上分別設置有導電幾何結(jié)構(gòu)。其中，多層介質(zhì)層20中任意兩個上下層之間可以是相對設置，也可以是錯開設置。
[0030]優(yōu)選地，不同介質(zhì)層上導電幾何結(jié)構(gòu)之間或者同一介質(zhì)層20上的導電幾何結(jié)構(gòu)形狀、大小、線寬、以及間距相同或者不同。不同的導電幾何結(jié)構(gòu)10之間的形狀、大小、線寬、以及間距可以相同也可以不同，也可以是其中任意一個量相同或者任意幾個量相同，同一介質(zhì)層20之間的導電幾何結(jié)構(gòu)同理。另外，不同導電幾何結(jié)構(gòu)10之間或者同一導電幾何結(jié)構(gòu)10的導電線材的形狀大小、線寬、以及間距相同或者不同。
[0031]將本發(fā)明實施例提供的高通濾波超材料用于天線罩中，由于天線罩在設計制作時，根據(jù)天線的形狀的不同，其結(jié)構(gòu)形狀也會不同，這