高通濾波超材料、天線罩和天線系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發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。
【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、冰雪等的環境影響。現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。
【發明內容】
[0004]本發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，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]為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，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構層，所述至少三個導電幾何結構層中的至少一個包括網格狀的導電幾何結構；和多個介質層，每個介質層分別設置在兩個相鄰導電幾何結構層之間，其中，該高通濾波超材料的導電幾何結構層和介質層使得該高通濾波超材料具有這樣的介電常數和磁導率: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]為了實現上述目的，根據本發明的另一方面，提供了一種天線罩，該天線罩包括上述聞通濾波超材料。
[0007]為了實現上述目的，根據本發明的另一方面，提供了一種天線系統，該天線系統包括天線和上述天線罩，天線罩罩設在天線上。
[0008]應用本發明的技術方案，高通濾波超材料包括疊置的至少三個導電幾何結構層，所述至少三個導電幾何結構層中的至少一個包括網格狀的導電幾何結構；和多個介質層，每個介質層分別設置在兩個相鄰導電幾何結構層之間，通過采用多個介質層，以及根據介質層調整結構層中的導電幾何結構，以調節高通濾波超材料的介電常數和磁導率，可以使得天線發射或者接收電磁波時，通過本發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]構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0010]圖1是根據本發明實施例的高通濾波超材料的剖視圖；
[0011]圖2是根據本發明實施例的十字型結構的示意圖；
[0012]圖3是根據本發明實施例的一排十字型結構的示意圖；
[0013]圖4是根據本發明實施例的一列十字型結構的示意圖；
[0014]圖5是根據本發明實施例的網格狀排列的十字型結構的示意圖；
[0015]圖6是根據本發明實施例的耶路撒冷十字型結構的示意圖；
[0016]圖7是根據本發明第一實施例的高通濾波超材料的示意圖；
[0017]圖8是根據本發明第一實施例的高通濾波超材料的S21參數仿真曲線示意圖；
[0018]圖9是根據本發明第二實施例的高通濾波超材料的示意圖；以及
[0019]圖10是根據本發明第二實施例的高通濾波超材料的S21參數仿真曲線示意圖。
【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合實施例來詳細說明本發明。
[0021]本發明實施例提供了一種高通濾波超材料，圖1是根據本發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構層10，至少三個導電幾何結構層10中的至少一個包括網格狀的導電幾何結構；和多個介質層20，每個介質層分別設置在兩個相鄰導電幾何結構層10之間。優選的，至少部分導電幾何結構中設置有導電線材，其中，介質層20具有一定的機械強度，介質層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。導電幾何結構為具有導電性能的幾何結構，該導電幾何結構可以是具有導電性的十字型的幾何結構。導電幾何結構可以采用金屬材料，如金、銀、銅等等，也可以采用非金屬材料，如石墨等。導電幾何結構的十字型結構包括十字型變形后的形狀，例如耶路撒冷十字型等。
[0022]通過本發明實施例，將導電幾何結構10置于介質層20上，通過采用不同的介質層20，以及根據不同的介質層20調整導電幾何結構10中的網格狀導電幾何結構，以調節高通濾波超材料的介電常數和磁導率，可以使得在天線的電磁波透過本發明實施例中提供的高通濾波超材料時，工作頻段內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]優選地，本發明實施例的高通濾波超材料中多個網格狀的導電幾何結構可以是周期性排布，也可以是非周期性排布，可以根據天線工作頻率進行調整，其中，周期性排布和非周期性排布的排布規律均可以根據天線的工作參數進行調整，以實現電容和電感的調節。
[0024]進一步地，周期性排布或者非周期性排布的多個網格狀的導電幾何結構可以為三角形、四邊形、五邊形、六邊形、圓形、以及橢圓形中至少一種。其中，網格狀的導電幾何結構可以是封閉的，也可以是開口的。多個網格狀的導電幾何結構可以是平面結構也可以是立體結構，導電幾何結構為平面結構時，導電線材位于多個網格狀的導電幾何結構內；網格狀的導電幾何結構為立體結構時，導電線材與多個網格狀的導電幾何結構位于不同的平面。
[0025]其中，導電線材與網格狀的導電幾何結構可以電性隔絕，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構。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構中任意一種結構，也可以是其中的任意幾種的組合。其中，十字型的變形結構可以是耶路撒冷十字形結構。
[0026]導電幾何結構可以為金屬導電幾何結構，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構，能夠使高頻段的電磁波更易穿透高通濾波超材料。
[0027]優選地，介質層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構。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，介質層的介電常數ε應該滿足:1 < ε <5。
[0028]介質層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構能夠對天線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]本發明實施例的介質層為多層介質層，在多層介質層上分別設置有導電幾何結構。其中，多層介質層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]優選地，不同介質層上導電幾何結構之間或者同一介質層20上的導電幾何結構形狀、大小、線寬、以及間距相同或者不同。不同的導電幾何結構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，同一介質層20之間的導電幾何結構同理。另外，不同導電幾何結構10之間或者同一導電幾何結構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，根據天線的形狀的不同，其結構形狀也會不同，這