超材料濾波結構及具有其的超材料天線罩和天線系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及天線濾波領域，具體而言，涉及一種超材料濾波結構及具有其的超材料天線罩和天線系統。
【背景技術】
[0002]—般情況下，天線系統都會設置有濾波結構。濾波結構的目的是保護天線系統免受風雨、冰雪、沙塵和太陽輻射等的影響，使天線系統工作性能比較穩定、可靠。同時減輕天線系統的磨損、腐蝕和老化，延長使用壽命。但是天線罩是天線前面的障礙物，對天線輻射波會產生吸收和反射，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會K。
[0003]現有技術中的濾波結構是由純材料制成，純材料的透波性能比較均一，工作頻段內或相鄰頻段均透波，造成天線無法對工作頻段以外的電磁波進行有效抑制，使得工作頻段外的透波容易干擾天線的正常工作。而且，現有技術中不具有TE波(直向波)入射時會產生低通濾波效果，而TM波(橫向波)入射時會產生高通濾波效果的濾波結構。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的主要目的在于提供一種超材料濾波結構及具有其的超材料天線罩和天線系統，以解決現有技術中超材料濾波結構對工作頻段外的電磁波的抑制效果差的問題，并且使工作頻段的入射該超材料濾波結構的TE波實現低通濾波效果，而TM波實現高通濾波效果。
[0005]為了實現上述目的，根據本實用新型的一個方面，提供了一種超材料濾波結構，包括:基板；多層導電幾何結構層，多層導電幾何結構層設置在基板上，多層導電幾何結構層間隔設置，其中，各導電幾何結構層包括多個圈形件和多個連接件，各導電幾何結構層的多個圈形件呈矩形陣列排列，每一排的相鄰兩個圈形件通過連接件導電連接，相鄰的兩層導電幾何結構層的投影互不重合。
[0006]進一步地，每層導電幾何結構層中的相鄰兩排圈形件中的相鄰的四個圈形件形成一個區域，每個區域與相鄰層的一個圈形件的位置相對應。
[0007]進一步地，相鄰的兩層導電幾何結構層中的其中一層的每個圈形件的中心的投影與另一層的相鄰四個圈形件形成的區域的中心的投影重合。
[0008]進一步地，圈形件為矩形金屬圈，連接件為連接金屬線，連接金屬線連接在同一層導電幾何結構層的同一排的相鄰兩個矩形金屬圈的相對兩條邊的中部上。
[0009]進一步地，圈形件為具有矩形通孔的矩形板件，矩形通孔開設在矩形板件的中間位置上。
[0010]進一步地，矩形板件具有長邊和短邊，該長邊的邊長為LI，該短邊的邊長為L2，且
6.5mm < LI < 8.0mm，2.0mm < L2 < 4.0mm。
[0011]進一步地，多層導電幾何結構層由第一導電幾何結構層和第二導電幾何結構層組成，第一導電幾何結構層的矩形板件的面積小于第二導電幾何結構層的矩形板件的面積。
[0012]進一步地，矩形通孔具有長邊和短邊，該長邊的邊長為L3，該短邊的邊長為L4，3.5mm L3 4.5mm, 0.3mm L4 1.5mm。
[0013]進一步地，基板包括蜂窩基板，第一導電幾何結構層和第二導電幾何結構層分別設置在蜂窩基板的相對的兩側。
[0014]進一步地，蜂窩基板的厚度為H，8.0mm < H < 15.0mm。
[0015]進一步地，基板還包括第一預浸料基板、第二預浸料基板、第三預浸料基板和第四預浸料基板，第一導電幾何結構層設置在第一預浸料基板與第二預浸料基板之間，第二導電幾何結構層設置在第三預浸料基板與第四預浸料基板之間，第二預浸料基板與第三預浸料基板分別固定在蜂窩基板的相對的兩側面上。
[0016]進一步地，第二預浸料基板與蜂窩基板之間、第三預浸料基板與蜂窩基板之間均具有第一粘結層。
[0017]進一步地，第一預浸料基板的厚度大于第二預浸料基板的厚度，第四預浸料基板的厚度大于第三預浸料基板的厚度。
[0018]進一步地，第一導電幾何結構層與第一預浸料基板之間或第一導電幾何結構層與第二預浸料基板之間具有第二粘結層，第二導電幾何結構層與第三預浸料基板之間或第二導電幾何結構層與第四預浸料基板之間具有第三粘結層。
[0019]根據本實用新型的另一方面，提供了一種超材料天線罩，包括前述的超材料濾波結構。
[0020]根據本實用新型的另一方面，提供了一種天線系統，包括前述的超材料天線罩。
[0021]應用本實用新型的技術方案，該超材料濾波結構的各層導電幾何結構層由多個連接件和多個呈矩形陣列排列的圈形件組成，并且各層導電幾何結構層的每一排圈形件之間通過連接件連接起來，其中，相鄰的兩層導電幾何結構層的投影不重合。這樣的超材料濾波結構能夠調節濾波的介電常數和磁導率，使得電磁波通過該超材料濾波結構時，工作頻段的電磁波能高效率地穿透，非工作頻段的電磁波能夠有效地被截止，從而解決了超材料濾波結構對工作頻段外的電磁波的抑制效果差的技術問題。同時，該超材料濾波結構使得入射的工作波段內的TE波(直向波)能夠產生低通濾波的透波功能，而入射的工作頻段內的TM波(橫向波)產生高通濾波的透波功能。
【附圖說明】
[0022]構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，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0023]圖1示出了根據本實用新型的超材料濾波結構的實施例的剖視結構示意圖；
[0024]圖2示出了圖1的導電幾何結構層的局部排列結構示意圖；
[0025]圖3示出了本實用新型的超材料濾波結構的實施例的導電幾何結構層的投影分布示意圖；
[0026]圖4示出了本實用新型的超材料濾波結構的實施例的TE波透波效果曲線圖；
[0027]圖5示出了本實用新型的超材料濾波結構的實施例的TM波透波效果曲線圖；
[0028]圖6示出了超材料濾波結構的實施例的TE波和TM波的透波效果對比曲線圖。
[0029]其中，上述附圖包括以下附圖標記:
[0030]10、基板；11、蜂窩基板；
[0031]121、第一預浸料基板；122、第二預浸料基板；
[0032]123、第三預浸料基板；124、第四預浸料基板；
[0033]20、導電幾何結構層；21、圈形件；
[0034]22、連接件；201、第一導電幾何結構層；
[0035]202、第二導電幾何結構層；30、粘結層。
【具體實施方式】
[0036]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實用新型。
[0037]如圖1至圖3所示，本實施例提供了一種超材料濾波結構，該超材料濾波結構包括基板10和多層導電幾何結構層20。多層導電幾何結構層20設置在基板10上，多層導電幾何結構層20之間間隔設置，其中，各導電幾何結構層20包括多個圈形件21和多個連接件22，各導電幾何結構層20的多個圈形件21呈矩形陣列排列，每一排的相鄰兩個圈形件21通過連接件22導電連接，相鄰的兩層導電幾何結構層20的投影互不重合。在本實施例中，每層導電幾何結構層20中的相鄰兩排圈形件21中的相鄰的四個圈形件21形成一個區域，每個區域與相鄰層的一個圈形件21的位置相對應。
[0038]這樣的超材料濾波結構能夠調節濾波的介電常數和磁導率，使得電磁波通過該超材料濾波結構時，工作頻段的電磁波能高效率地穿透，非工作頻段的電磁波能夠有效地被截止，從而解決了超材料濾波結構對工作頻段外的電磁波的抑制效果差的技術問題。同時，該超材料濾波結構使得入射的工作波段內的TE波直向波能夠產生低通濾波的透波功能，而入射的工作頻段內的TM波橫向波產生高通濾波的透波功能。
[0039]在本實施例中，相鄰的兩層導電幾何結構層20中的其中一層的每個圈形件21的中心的投影與另一層的相鄰四個圈形件21形成的區域的中心的投影重合。并且，圈形件21為矩形金屬圈，連接件22為連接金屬線，連接金屬線連接在同一層導電幾何結構層20的同一排的相鄰兩個矩形金屬圈的相對兩條邊的中部上。
[0040]導電幾何結構可以使用任意導電材料，可以是金屬材料，例如金、銀或銅或幾種金屬的混合物，優選銅，所使用的金屬材料的原始形態可以是固體、液體、流狀體或粉狀物；也可以是非金屬材料，如導電油墨。
[0041]如圖2和圖3所示，圈形件21為具有矩形通孔的矩形板件，矩形通孔開設在矩形板件的中間位置上。這樣的圈形件21制作工藝簡單方便，且制作成本低，可以節省生產該超材料濾波結構的制作成本。
[0042]在本實施例中，多層導電幾何結構層20由第一導電幾何結構層201和第二導電幾何結構層202組成，為了更好地使入射的工作頻段的電磁波實現透波功能，第一導電幾何結構層201的矩形板件的面積小于第二導電幾何結構層202的矩形板件的面積。
[0043]如圖2所示，該矩形板件具有長邊和短邊，該長邊的邊長為LI，該短邊的邊長為L2，且6.5mm LI 8.0mm, 2.0mm L2 4.0mm,在本實施例中，第一導電幾何結構層201中的矩形板件的LI = 7.0mm, L2 = 2.5mm ;第二導電幾何結構層202的矩形板件LI =
6.8mm，L2 = 3.0mm。進一步地，矩形通孔具有長邊和短邊，該長邊的邊長為L3，該短邊的邊長為L4，3.5mm L3 4.5mm, 0.3mm L4 1.5mm,在本實施例中，第一導電幾何結構層201的矩形板件上的矩形通孔的L3 = 4.0mm, L4 = 0.5mm，第二導電幾何結構層202的矩形板件上的矩形通孔的L3 = 3.8mm, L4 = 1.0mm。
[0044]在本實施例中，在第一導電幾何結構層201和第二導電幾何結構層20