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。利用濾波結構形成的天線罩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能。
[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)與TM波(橫向波)的透波范圍不相同的濾波結構。
【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超材料濾波結構的TE波和TM波的透波范圍不相同。
[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，各層導電幾何結構層設置在基板上，且相鄰兩層導電幾何結構層間隔設置，其中，各層導電幾何結構層包括一體的金屬板件和多個金屬片，金屬板件上開設有多個放置空間，相鄰兩層導電幾何結構層的放置空間的投影至少部分重合，每個放置空間內呈一字型并排且間隔地放置至少兩個金屬片，各金屬片與金屬板件之間具有間隙。
[0006]進一步地，放置空間為矩形空間，每個矩形空間內放置的金屬片的數量為兩個，每個矩形空間通過放置在其中的該兩個金屬片而形成日字形中空間隙。
[0007]進一步地，多層導電幾何結構層為兩層，其中一層導電幾何結構層的日字形中空間隙與另一層導電幾何結構層的日字形中空間隙相對設置。
[0008]進一步地，矩形空間具有長邊和短邊，該長邊的邊長為LI，該短邊的邊長為L2，
11.5mm ^ LI ^ 13.5mm，6mm ^ L2 ^ 8mm0
[0009]進一步地，金屬片為具有長邊和短邊的矩形金屬片，金屬片的長邊邊長為L3，金屬片的短邊邊長為 L4，5.5mm ^ L3 ^ 7.5mm，5mm ^ L4 ^ 6mm。
[0010]進一步地，各層導電幾何結構層的多個放置空間呈矩形陣列分布。
[0011]進一步地，同一層導電幾何結構層的相鄰的矩形空間的短邊之間距離為DI，3mm < Dl < 4mm。
[0012]進一步地，同一層導電幾何結構層的相鄰的矩形空間的長邊之間距離為D2，3.5mm < D2 < 4.5mm。
[0013]進一步地，基板包括蜂窩基板，兩層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，蜂窩基板厚度為H，4mm < H < 6mm。
[0015]進一步地，蜂窩基板的兩側均設置有兩塊預浸料基板，每層導電幾何結構層設置在相應的兩塊預浸料基板之間。
[0016]進一步地，蜂窩基板與相應的預浸料基板之間具有粘結膠層。
[0017]進一步地，遠離蜂窩基板的預浸料基板的厚度大于靠近蜂窩基板的預浸料基板的厚度。
[0018]根據本實用新型的另一方面，提供了一種超材料天線罩，包括濾波結構，濾波結構為前述的超材料濾波結構。
[0019]根據本實用新型的又一方面，提供了一種天線系統，包括天線罩，該天線罩為前述的超材料天線罩。
[0020]應用本實用新型的技術方案，該超材料濾波結構的多層導電幾何結構層的金屬板件為一體結構，每個放置空間內呈一字型并排放置有多個金屬片，并且各金屬片之間以及金屬片與金屬板件之間具有間隔，而且相鄰兩層導電幾何結構層上的放置空間的投影至少部分重合。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透波的TE波與TM波的頻率范圍不相同。
【附圖說明】
[0021]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:
[0022]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；
[0023]圖2示出了圖1的導電幾何結構層的一處日字形間隔結構的示意圖；
[0024]圖3示出了圖1的導電幾何結構層的局部結構示意圖；
[0025]圖4示出了超材料濾波結構的實施例的TE波透波效果曲線圖；
[0026]圖5示出了圖4的局部放大圖；
[0027]圖6示出了超材料濾波結構的實施例的TM波透波效果曲線圖；
[0028]圖7示出了圖6的局部放大圖；
[0029]圖8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；
[0030]圖9示出了圖8的局部放大對比曲線圖。
[0031]其中，上述附圖包括以下附圖標記:
[0032]10、基板；11、蜂窩基板；
[0033]12、預浸料基板；20、導電幾何結構層；
[0034]21、金屬板件；22、金屬片；
[0035]30、粘結膠層。
【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和圖2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，各層導電幾何結構層20設置在基板10上，且相鄰兩層導電幾何結構層20間隔設置，其中，各層導電幾何結構層20包括一體的金屬板件21和多個金屬片22，金屬板件21上開設有多個放置空間，相鄰兩層導電幾何結構層20的放置空間的投影至少部分重合，每個放置空間內呈一字型并排且間隔地放置至少兩個金屬片22，各金屬片22與金屬板件21之間具有間隙。
[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透波的TE波(即直向波)與TM波(即橫向波)的頻率范圍不相同。
[0039]如圖2和圖3所示，各層導電幾何結構層20上的每個放置空間為矩形空間，每個矩形空間內放置的金屬片22的數量為兩個，每個矩形空間通過放置在其中的該兩個金屬片22而形成日字形中空間隙。在本實施例中，多層導電幾何結構層20為兩層，其中一層導電幾何結構層20的日字形中空間隙與另一層導電幾何結構層20的日字形中空間隙相對設置。這樣，兩層導電幾何結構層20之間的日字形中空間隙正對，能夠在電磁波入射該超材料濾波結構的過程中，電磁波在日字形中空間隙之間形成的電磁感應現象而有利于該超材料濾波結構對工作頻段的電磁波進行濾波。
[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3所示，矩形空間的矩形輪廓具有長邊和短邊，該長邊的邊長為LI，該短邊的邊長為 L2，11.5mm < LI < 13.5mm，6mm < L2 < 8mm ;優選地，本實施例中 LI = 11.5mm，L2=6.0_。金屬片22為具有長邊和短邊的矩形金屬片，金屬片22的長邊邊長為L3，金屬片22 的短邊邊長為 L4，5.5mm L3 7.5mm, 5mm L4 6mm,本實施例中 L3 = 5.8mm, L4 =5.45mm0
[0042]在本實施例中，各層導電幾何結構層20的多個放置空間呈矩形陣列分布。在同一層導電幾何結構層20上，其中每個放置空間內，金屬片22與金屬板件21之間的間隙距離為0.1mm至0.5mm，本實施例中優選為0.1mm。并且，每個放置空間內的兩個金屬片22之間的間隙距離在0.4mm至1.0mm，本實施例中優選為0.4mm。本實施例的各層導電幾何結構層20的厚度小于0.02mm,優選