超材料帶通濾波結(jié)構(gòu)、天線罩及天線系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及濾波設(shè)備領(lǐng)域，具體而言，涉及一種超材料帶通濾波結(jié)構(gòu)、天線罩及天線系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]—般情況下，天線系統(tǒng)都會(huì)設(shè)置有天線罩。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(yáng)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(zhǎng)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]使用純材料天線罩在一定的范圍內(nèi)會(huì)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(shí)，利用半波長(zhǎng)或四分之一波長(zhǎng)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(duì)電磁波的透波響應(yīng)。在設(shè)計(jì)制作純材料天線罩的時(shí)候，當(dāng)天線的輻射波波長(zhǎng)過長(zhǎng)時(shí)，利用半波長(zhǎng)或四分之一波長(zhǎng)理論，純材料天線罩會(huì)顯得比較厚，進(jìn)而使得整個(gè)天線罩的重量過大。另一方面，純材料的透波性能比較均一，工作頻段內(nèi)透波，其相鄰頻段透波效果亦優(yōu)，工作頻段外的透波容易干擾天線的正常工作。
[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中濾波結(jié)構(gòu)對(duì)天線的工作頻段外的電磁波抑制效果不好且TE波(縱向波)和TM波(橫向波)的可透波波段單一的問題，目前尚未提出有效的解決方案。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種超材料帶通濾波結(jié)構(gòu)、天線罩及天線系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中濾波結(jié)構(gòu)對(duì)天線的工作頻段外的電磁波抑制效果不好且TE波和TM波的可透波波段單一的問題。
[0006]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，提供了一種超材料帶通濾波結(jié)構(gòu)，包括:基板；至少一層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層，導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層設(shè)置在基板上，導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層包括導(dǎo)電板件和多個(gè)導(dǎo)電片；其中，導(dǎo)電板件上設(shè)置有多個(gè)鏤空部，每個(gè)鏤空部包括第一凹字型鏤空和第二凹字型鏤空，第一凹字型鏤空的凹口與第二凹字型鏤空的凹口相互背離地設(shè)置，鏤空部還包括一字型鏤空，第一凹字型鏤空與第二凹字型鏤空之間通過一字型鏤空連通，且一字型鏤空位于第一凹字型鏤空和第二凹字型鏤空之間；導(dǎo)電片對(duì)應(yīng)設(shè)置在鏤空部中，導(dǎo)電片的輪廓邊緣與對(duì)應(yīng)的鏤空部的邊緣之間具有間隔。
[0007]進(jìn)一步地，導(dǎo)電板件為一體結(jié)構(gòu)的板件。
[0008]進(jìn)一步地，多個(gè)鏤空部呈矩形陣列分布。
[0009]進(jìn)一步地，每個(gè)導(dǎo)電片包括:第一凹字型部，第一凹字型部與第一凹字型鏤空配合并位于第一凹字型鏤空內(nèi)；第二凹字型部，第二凹字型部與第二凹字型鏤空配合并位于第二凹字型鏤空內(nèi)；連接部，連接部位于一字型鏤空內(nèi)，第一凹字型部與第二凹字型部之間通過連接部相連。
[0010]進(jìn)一步地，導(dǎo)電片的幾何中心與對(duì)應(yīng)的鏤空部的幾何中心重合。
[0011]進(jìn)一步地，導(dǎo)電片的輪廓邊緣與對(duì)應(yīng)的鏤空部的邊緣之間的距離為L(zhǎng)，0.2mm < L < 0.5mm。
[0012]進(jìn)一步地，至少一層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層為結(jié)構(gòu)相同的兩層，兩層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層沿垂直于導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層的方向間隔設(shè)置，其中一層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層的各導(dǎo)電片的投影與另一層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層的對(duì)應(yīng)位置的導(dǎo)電片的投影至少部分重合。
[0013]進(jìn)一步地，其中一層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層的各導(dǎo)電片的投影與另一層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層的對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電片的投影相重合。
[0014]進(jìn)一步地，基板為蜂窩基板，蜂窩基板設(shè)置在兩層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層之間。
[0015]進(jìn)一步地，基板的厚度為H，4.5mm彡Η彡10.0mm。
[0016]進(jìn)一步地，超材料帶通濾波結(jié)構(gòu)還包括預(yù)浸料基板，導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層與基板之間設(shè)置有預(yù)浸料基板，以將導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層與基板隔離開。
[0017]進(jìn)一步地，超材料帶通濾波結(jié)構(gòu)還包括多塊預(yù)浸料基板，各導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層夾設(shè)在兩塊預(yù)浸料基板之間以與基板隔離開。
[0018]進(jìn)一步地，遠(yuǎn)離蜂窩基板的預(yù)浸料基板的厚度比靠近蜂窩基板的預(yù)浸料基板的厚度厚。
[0019]進(jìn)一步地，超材料帶通濾波結(jié)構(gòu)還包括軟板層，軟板層設(shè)置在導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層與預(yù)浸料基板之間，且導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層與軟板層相貼合。
[0020]進(jìn)一步地，超材料帶通濾波結(jié)構(gòu)還包括多個(gè)軟板層，每層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層夾設(shè)在兩個(gè)軟板層之間以與預(yù)浸料基板隔離開。
[0021]進(jìn)一步地，基板與相鄰的預(yù)浸料基板之間相粘接，和/或預(yù)浸料基板與相鄰的軟板層之間相粘接，和/或?qū)щ妿缀谓Y(jié)構(gòu)層與相鄰的軟板層之間相粘接。
[0022]根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，提供了一種天線罩，包括濾波結(jié)構(gòu)，該濾波結(jié)構(gòu)為前述的超材料帶通濾波結(jié)構(gòu)。
[0023]根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，提供了一種天線系統(tǒng)，包括天線罩，該天線罩為前述的天線罩。
[0024]應(yīng)用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，該拆材料帶通濾波結(jié)構(gòu)包括基板和至少一層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層，其中，每層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層包括導(dǎo)電板件和導(dǎo)電片，導(dǎo)電板件上開設(shè)有鏤空部，并將導(dǎo)電片放置在鏤空內(nèi)，且導(dǎo)電片的輪廓邊緣與鏤空部的邊緣具有間隔。上述超材料帶通濾波結(jié)構(gòu)能夠調(diào)節(jié)介電常數(shù)和磁導(dǎo)率，通過導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層對(duì)入射的電磁波產(chǎn)生更好的共振效果，從而在電磁波通過本實(shí)用新型的超材料帶通濾波結(jié)構(gòu)時(shí)，使TE波能夠?qū)崿F(xiàn)雙段波段范圍的帶通濾波功能，并且TM波能夠?qū)崿F(xiàn)三段波段范圍的帶通濾波功能，工作頻段的電磁波能高效率穿透，并有效地截止工作頻段外的電磁波，從而解決了現(xiàn)有的濾波結(jié)構(gòu)對(duì)天線的工作頻段外的電磁波抑制效果不好且TE波和TM波的可透波波段單一的問題。
【附圖說明】
[0025]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:
[0026]圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型的超材料帶通濾波結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的單個(gè)鏤空部中的導(dǎo)電板件與導(dǎo)電片的配合結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型的超材料帶通濾波結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型的超材料帶通濾波結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的clXc2的導(dǎo)電板與導(dǎo)電片的配合結(jié)構(gòu)的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖4示出了圖2的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖5示出了根據(jù)本實(shí)用新型的超材料帶通濾波結(jié)構(gòu)的TE波和TM波的CST仿真結(jié)果S21效果對(duì)比曲線圖；
[0031]圖6示出了根據(jù)本實(shí)用新型的超材料帶通濾波結(jié)構(gòu)的TE波CST仿真結(jié)果曲線圖；
[0032]圖7示出了圖6的TE波以第一波段為核心的CST仿真結(jié)果曲線圖；
[0033]圖8示出了圖6的TE波以第二波段為核心波段的CST仿真結(jié)果曲線圖；
[0034]圖9示出了根據(jù)本實(shí)用新型的超材料帶通濾波結(jié)構(gòu)的TM波CST仿真結(jié)果曲線圖；
[0035]圖10示出了圖9的TM波以第三波段為核心的CST仿真結(jié)果曲線圖；
[0036]圖11示出了圖9的TM波以第四波段為核心的CST仿真結(jié)果曲線圖；
[0037]圖12示出了圖9的TM波以第五波段為核心的CST仿真結(jié)果曲線圖。
[0038]其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記:
[0039]10、基板；20、導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層；
[0040]21、導(dǎo)電板件；22、導(dǎo)電片；
[0041]211、第一凹字型鏤空；212、第二凹字型鏤空；
[0042]213、一字型鏤空；30、預(yù)浸料基板；
[0043]40、軟板層。
【具體實(shí)施方式】
[0044]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。
[0045]如圖1和圖2所示，本實(shí)施例提供了一種超材料帶通濾波結(jié)構(gòu)，該超材料帶通濾波結(jié)構(gòu)包括基板10和至少一層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層20，導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層20設(shè)置在基板10上，導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層20包括導(dǎo)電板件21和多個(gè)導(dǎo)電片22。其中，導(dǎo)電板件21上設(shè)置有多個(gè)鏤空部，每個(gè)鏤空部包括第一凹字型鏤空211和第二凹字型鏤空212，第一凹字型鏤空211的凹口與第二凹字型鏤空212的凹口相互背離地設(shè)置，鏤空部還包括一字型鏤空213，第一凹字型鏤空211與第二凹字型鏤空212之間通過一字型鏤空213連通，且一字型鏤空213位于第一凹字型鏤空211和第二凹字型鏤空212之間，導(dǎo)電片22對(duì)應(yīng)設(shè)置在鏤空部中，導(dǎo)電片22的輪廓邊緣與對(duì)應(yīng)的鏤空部的邊緣之間具有間隔。導(dǎo)電片22的邊緣輪廓形狀與鏤空部的輪廓形狀一致，具體地，每個(gè)導(dǎo)電片22包括第一凹字型部、第二凹字型部和連接部，在本實(shí)施例中，第一凹字型部與第一凹字型鏤空211配合并位于第一凹字型鏤空211內(nèi)，第二凹字型部與第二凹字型鏤空212配合并位于第二凹字型鏤空212內(nèi)，連接部位于一字型鏤空213內(nèi)，第一凹字型部與第二凹字型部之間通過連接部相連。
[0046]上述超材料帶通濾波結(jié)構(gòu)能夠調(diào)節(jié)介電常數(shù)和磁導(dǎo)率，通過導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層對(duì)入射的電磁波(包括TE波和TM波)產(chǎn)生更好的共振效果，從而在電磁波通過本實(shí)用新型的超材料帶通濾波結(jié)構(gòu)時(shí)，使TE波(縱向波)能夠?qū)崿F(xiàn)雙段波段范圍的帶通濾波功能，并且TM波(橫向波)能夠?qū)崿F(xiàn)三段波段范圍的帶通濾波功能，工作頻段的電磁波能高效率穿透，并有效地截止工作頻段外的電磁波，