[发明专利]高增益天线罩和天线系统

说明书

技术领域

本发明涉及电磁领域，更具体地说，涉及高增益天线罩和天线系统。

背景技术

超材料，俗称超材料，是一种新型人工合成材料，是由非金属材料制成的基板和附着在基板表面上或嵌入在基板内部的多个人造微结构构成的。基板可以虚拟地划分为矩形阵列排布的多个基板单元，每个基板单元上附着有人造微结构，从而形成一个超材料单元，整个超材料是由很多这样的超材料单元组成的，就像晶体是由无数的晶格按照一定的排布构成的。每个超材料单元上的人造微结构可以相同或者不完全相同。人造微结构是由金属丝组成的具有一定几何图形的平面或立体结构，例如组成圆环形、工字形的金属丝等。

由于人造微结构的存在，每个超材料单元具有不同于基板本身的电磁特性，因此所有的超材料单元构成的超材料对电场和磁场呈现出特殊的响应特性；通过对人造微结构设计不同的具体结构和形状，可以改变整个超材料的响应特性。

一般情况下，天线系统都会设置有天线罩。天线罩的目的是保护天线系统免受风雨、冰雪、沙尘和太阳辐射等的影响，使天线系统工作性能比较稳定、可靠。同时减轻天线系统的磨损、腐蚀和老化，延长使用寿命。但是天线罩除了保护天线功能之外，不能够兼具其他功能，功能很单一。例如在电磁波定向辐射的需求下，现有的天线罩不能满足此要求，需要更换天线才能实现，这样就会造成既有天线的浪费。而且现有的天线罩不能尽可能多地将天线辐射的电磁波调整到特定方向上，使得接收天线能够接收的信号有限，增益很低。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有的天线罩功能单一，不具备电磁波定向辐射的缺陷，提供一种能够提供高增益并定向传播电磁波的高增益天线罩和天线系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种高增益天线罩，所述高增益天线罩罩设于天线上，所述高增益天线罩包括超材料面板，所述天线的辐射源与所述超材料面板对立设置，且所述天线的辐射源等效点与所述超材料面板的中心之间的连线垂直于所述超材料面板；

所述超材料面板划分为多个区域；电磁波入射到所述超材料面板的第一表面并在与所述第一表面相对的第二表面射出；

第i区域与所述第一表面的交集部分为第i区域的底面，第i区域与所述第二表面的交集部分为第i区域的顶面；设辐射源与所述第i区域底面上一点的连线与垂直于超材料面板的直线之间的夹角为θ，夹角θ唯一对应第i区域内的一曲面，第i区域底面上具有相同夹角θ的点的集合构成夹角θ唯一对应的曲面的边界；且夹角θ唯一对应的曲面上每一处的折射率均相同，所述曲面的母线为椭圆弧；每一区域的折射率随着夹角θ的增大逐渐减小。

在本发明所述的高增益天线罩中，设辐射源与第i区域底面外圆周上一点的连线与垂直于超材料面板的直线之间的夹角为θ_i，i为正整数且越靠近超材料面板中心的区域对应的i越小；其中，夹角θ_i对应的曲面的母线的弧长为c(θ_i)，弧长c(θ_i)和夹角θ_i满足如下公式：

c(θi)=λnmax(i+1)-nmin(i);]]>