[实用新型]具有滤波功能的超材料天线罩

说明书

技术领域

本实用新型涉及天线罩，更具体地说，涉及具有滤波功能的超材料天线罩。

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。但是天线罩是天线前面的障碍物，对天线辐射波会产生吸收和反射，改变天线的自由空间能量分布，并在一定程度上影响天线的电气性能。

目前制备天线罩的材料多采用介电常数和损耗角正切低、机械强度高的材料，如玻璃钢、环氧树脂、高分子聚合物等，材料的介电常数具有不可调节性。结构上多为均匀单壁结构、夹层结构和空间骨架结构等，罩壁厚度的设计需兼顾工作波长、天线罩尺寸和形状、环境条件、所用材料在电气和结构上的性能等因素，较难达到高透波要求，即使在保证高透射率的条件下也不具备选择性透波功能。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述透波性能较差，不具备选择性透波的缺陷，提供一种具有滤波功能的超材料天线罩。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种具有滤波功能的超材料天线罩，包括至少一个超材料片层，每一超材料片层包括第一基板和阵列排布在所述第一基板上的多个人造微结构；每一人造微结构包括口字形结构和十字形结构，所述口字形结构的四个拐角处分别开设一缺口，且每一缺口处设置一开口向外的U形结构；所述十字形结构的四个端点与所述口字形结构的四个边长的中点重合。

在本实用新型所述的超材料天线罩中，每一超材料片层还包括覆盖于所述多个人造微结构上的第二基板。

在本实用新型所述的超材料天线罩中，所述超材料片层中的第一基板可划分为多个超材料单元，其中每一超材料单元上排布有一个所述人造微结构。

在本实用新型所述的宽频带超材料天线罩中，每一超材料单元的长和宽均为19mm。

在本实用新型所述的超材料天线罩中，所述口字形结构由四根尺寸相同的金属丝构成，相邻的两根金属丝相互垂直，相对的两根金属丝相互平行。

在本实用新型所述的超材料天线罩中，每一金属丝的宽度为0.2mm，相对的两根金属丝之间的距离为15.8mm。

在本实用新型所述的超材料天线罩中，任一U形结构绕所述口字形结构的中心顺时针旋转90度后与顺时针方向的相邻U形结构重合。

在本实用新型所述的超材料天线罩中，所述口字形结构的两个相对拐角上的U形结构关于所述口字形结构的中心对称。

在本实用新型所述的超材料天线罩中，任一U形结构包括两个尺寸相同且相互平行的金属边以及连接所述两个金属边的底边，其中所述金属边和底边的宽度均为0.2mm，所述金属边的长度为3mm，所述底边的长度为1mm。

在本实用新型所述的超材料天线罩中，所述十字形结构的宽度为0.2mm，长度为15.8mm。

实施本实用新型的技术方案，具有以下有益效果：通过在基板上附着特定形状的人造微结构，得到需要的电磁响应，使得基于超材料的天线罩的透波性能增强，抗干扰能力增加。可以通过调节人造微结构的形状、尺寸，来改变材料的相对介电常数、折射率和阻抗，从而实现与空气的阻抗匹配，以最大限度的增加入射电磁波的透射，减少了传统天线罩设计时对材料厚度和介电常数的限制。而且本实用新型的天线罩的工作频带在6.82-17.53GHz之间，带宽超过10GHz，且在此频带内的透波效率很高，在5GHz和22.5GHz附近具有带阻特性，可实现选择性滤波。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：