[发明专利]超材料板材及由其制成的超材料天线罩和无线通信系统

说明书

技术领域

本发明涉及超材料及由其制成的天线罩和无线通信系统，更具体地说，涉及一种由全新设计的超材料结构单元构成的超材料板材及由其制成的超材料天线罩和无线通信系统。

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。当前，人们通过在基板上排列由金属线段构成的具有一定几何形状的超材料金属微结构来形成超材料。由于可以利用金属微结构的几何形状和尺寸以及排布来改变超材料空间各点的介电常数和/或磁导率，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。而在用新型超材料来制作天线罩方面，由于其可显著提高天线罩的透波性能而日益为研究人员所关注。

当前，移动互联网蓬勃发展，基础通信设备的建设大量上马，无线城市方兴未艾。为了降低建网成本，业界对无线通信设备上的天线罩的电磁性能提出了更高的要求，要求低反射、高透波，且希望在既有通信设备的站点安装无线通信设备，以减少布点的烦琐，并可实现资源重复利用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种具有良好透波性能的超材料板材及由其制成的超材料天线罩和无线通信系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超材料板材，适用于对大约为5.725-5.850GHz频段电磁波的透射，其包括至少一超材料片层，所述超材料片层包括基板和附着于所述基板的两相对表面的结构层，每一结构层包括多个呈阵列排布的金属微结构，每一金属微结构包括相互正交的两分支，每一分支包括相互平行且正对的两第一金属线段和位于所述两第一金属线段之间并与所述两第一金属线段垂直相连的第二金属线段，所述第二金属线段的两端分别连接于所述两第一金属线段的中点，所述两分支的第二金属线段垂直相交于彼此的中点；位于所述基板的任一表面的每一金属微结构均正对另一表面的一个金属微结构，而让所述基板的两相对表面对应位置的每两正对的金属微结构重叠而组成一对，每对金属微结构的几何形状和尺寸均相同。

优选地，所述基板的任一表面相邻最近的两金属微结构的中心的距离均相等，均等于15.8~16.5mm。

优选地，每一金属微结构的两分支的第一金属线段的长度均相等，均等于9.4~10.4mm。

优选地，每一金属微结构的两分支的第二金属线段的长度均相等，均等于14.8~15.5mm。

优选地，所述第一金属线段和第二金属线段的宽度相等，均等于0.08~0.13mm。

优选地，所述基板的任一表面相邻最近的两金属微结构的中心的间距等于16mm；每一金属微结构的两分支的第一金属线段的长度均等于9.92mm、第二金属线段的长度均等于15.4mm，所述第一金属线段和第二金属线段的宽度均等于0.1mm、厚度均等于0.018mm。

优选地，所述第一金属线段和第二金属线段由铜制成。

优选地，所述基板由玻璃钢制成。

一种超材料天线罩，用于保护5.8GHz Wi-Fi天线，其包括至少一超材料片层，所述超材料片层包括基板和附着于所述基板的两相对表面的结构层，每一结构层包括多个呈阵列排布的金属微结构，每一金属微结构包括相互正交的两分支，每一分支包括相互平行且正对的两第一金属线段和位于所述两第一金属线段之间并与所述两第一金属线段垂直相连的第二金属线段，所述第二金属线段的两端分别连接于所述两第一金属线段的中点，所述两分支的第二金属线段垂直相交于彼此的中点；位于所述基板的任一表面的每一金属微结构均正对另一表面的一个金属微结构，而让所述基板的两相对表面对应位置的每两正对的金属微结构重叠而组成一对，每对金属微结构的几何形状和尺寸均相同。

一种无线通信系统，包括箱体、固定于所述箱体的超材料天线罩和置于所述超材料天线罩内的天线，所述超材料天线罩包括至少一超材料片层，所述超材料片层包括基板和附着于所述基板的两相对表面的结构层，每一结构层包括多个呈阵列排布的金属微结构，每一金属微结构包括相互正交的两分支，每一分支包括相互平行且正对的两第一金属线段和位于所述两第一金属线段之间并与所述两第一金属线段垂直相连的第二金属线段，所述第二金属线段的两端分别连接于所述两第一金属线段的中点，所述两分支的第二金属线段垂直相交于彼此的中点；位于所述基板的任一表面的每一金属微结构均正对另一表面的一个金属微结构，而让所述基板的两相对表面对应位置的每两正对的金属微结构重叠而组成一对，每对金属微结构的几何形状和尺寸均相同。

优选地，所述天线是5.8GHz Wi-Fi天线。