[发明专利]超材料及由超材料制成的天线罩

说明书

技术领域

本发明涉及超材料，更具体地说，涉及一种具有全新设计的人工微结构的超材料及由超材料制成的天线罩。

背景技术

超材料是一种具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构材料。当前，人们是在介质基板上周期性地排列具有一定几何形状的人工微结构来形成超材料。一般，人工微结构的几何尺寸介于所需响应的入射电磁波波长的五分之一到十分之一之间。由于人们可以利用人工微结构的几何形状和尺寸以及排布方式来改变超材料空间各点的相对介电常数和/或相对磁导率，使其产生预期的电磁响应，以控制电磁波的传播，故而，在多个领域具有广泛的应用前景，成为各国科研人员争相研究的热点领域之一。

目前，人们已经开展了超材料作为透波材料的应用研究，特别是在用超材料来制作天线罩方面。我们知道，天线罩是罩设于天线的外面，用于保护天线的，使其免受外界恶劣环境的影响。这样，电磁波需要穿过天线罩而被天线所接收或传播出去，这就要求天线罩具有良好的透波性能，尽量减少对电磁波的损耗。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种透波率高的超材料及由所述超材料制成的天线罩。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超材料，包括至少一个超材料片层，每个超材料片层包括贴合在一起的两介质基板和置于所述两介质基板之间而由所述两介质基板覆盖的多个人工微结构，每个人工微结构是一开口的三角环形结构。

优选地，所述三角环形结构由三条金属线围合而成，所述三角环形结构的开口形成一金属线上。

优选地，所述三角环形结构的开口形成于所述一金属线的中部。

优选地，所述三角环形结构的开口正对所述三角环形结构的一个角。

优选地，所述三角环形结构的金属线是铜线。

优选地，所述人工微结构周期性地排布于所述两介质基板之间。

优选地，所述超材料片层的阻抗接近于或等于空气的阻抗。

优选地，每个人工微结构及所述人工微结构所在的两介质基板部分一起形成一个超材料单元，所述超材料单元的相对介电常数较低。

优选地，所述两介质基板由聚四氟乙烯制成。

一种天线罩，用于罩设天线以保护天线，所述天线罩由超材料制成，所述超材料包括至少一个超材料片层，每个超材料片层包括贴合在一起的两介质基板和置于所述两介质基板之间而由所述两介质基板覆盖的多个人工微结构，每个人工微结构是一开口的三角环形结构。

本发明的超材料及由超材料制成的天线罩具有以下有益效果：由所述开口的三角环形结构制得的超材料，其阻抗与空气的阻抗相匹配，当电磁波从空气入射所述超材料时，不仅反射小，而且损耗小、传输效率高，从而提高了所述超材料的透波率，那么由所述超材料制成的天线罩也具有高透波率。

附图说明

下面将结合附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。

图1是本发明的超材料的截面结构示意图；

图2是本发明的由人工微结构周期性排布形成的结构层的平面示意图；

图3是本发明的人工微结构的平面示意图；

图4是本发明的天线罩罩设于一天线时的示意图。

图中各标号对应的名称为：

10超材料片层、12、14介质基板、16结构层、18人工微结构、20天线罩、30电磁波发射源

具体实施方式

如图1所示，为本发明提供的超材料。所述超材料包括一超材料片层10，所述超材料片层10包括贴合在一起的两介质基板12、14和置于所述两介质基板12、14之间而由所述两介质基板12、14覆盖的结构层16。本实施例中，所述两介质基板12、14均是由聚四氟乙烯(F4B)制成的。在其他实施例中，所述两介质基板12、14也可由其他聚合物制成，或者由陶瓷材料制成。

如图2所示，所述结构层16包括多个人工微结构18。每个人工微结构18通常是由金属线构成的具有一定拓扑形状的平面或立体结构，其中，金属线的截面可以为扁平状或其他任意形状，如圆柱状。图2中所示的人工微结构18是由具有扁平状截面的金属线构成的平面结构，并呈周期性排布，也即，所述人工微结构18是周期性地排布于所述两介质基板12、14之间的，并由所述两介质基板12、14覆盖。一般，我们可将每个人工微结构18及其所在的两介质基板12、14部分人为定义为一个超材料单元，而所述人工微结构18的几何尺寸应与所述超材料单元的几何尺寸属于同一数量级。