[发明专利]一种超材料、天线装置及天线罩

说明书

技术领域

本发明涉及通讯领域，更具体地说，涉及一种超材料、天线装置及天线罩。

背景技术

    在通讯领域中，经常需要对通讯过程中发射和接收的电磁波信号进行极化选择接收，即只接收设计方向的线极化，而对于与设计极化方向正交的信号产生较大反射，以提升通讯系统中接收机的性能，便于其在复杂的电磁环境中更好地接收到其需要的电磁信号。由于普通介质材料为各向同性且不可设计改变，所以不能使用普通的介质材料来实现上述功能。实际上，在现有技术中，通常是通过增加接收机的天线阵子的交叉极化比来接收极性一致的电磁波而区别极性不一致的电磁波的。现有技术中的这种方法虽然在一定程度上也能够实现上述功能，但是，其结构较为复杂、有较多的限制条件、成本较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述结构较为复杂、有较多的限制条件、成本较高的缺陷，提供一种构较为简单、没有较多的限制条件、成本较低的超材料、天线装置及天线罩。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种超材料，所述超材料包括基板和设置在所述基板上的、且设置方向一致的、使具有特定极化方向的电磁波透过所述基板并传输的金属微结构单元；所述一个金属微结构单元包括一个其结构尺寸小于该单元尺寸的金属微结构；所述基板上的所有金属微结构单元在其四面依次相邻且排列方向相同。

更进一步地，所述金属微结构通过蚀刻或光刻附着在所述基板上，所述基板为介电材料。

更进一步地，所述金属微结构包括长度相同且相互平行的第一支路和第二支路，以及连接所述第一支路和第二支路之间的第三支路；所述第一支路两端还分别连接有与所述第一支路呈设定夹角向所述第二支路方向延伸的第四支路；所述第二支路两端还分别连接有与所述第二支路呈设定夹角向所述第一支路方向延伸的第五支路。所述第四支路和第五支路延伸出来的端点悬空。

更进一步地，所述第三支路垂直连接在所述第一支路和第二支路长度方向的中点上，所述第四支路和所述第五支路分别对称于所述第三支路；所述第四支路和第五支路对称于所述第三支路长度方向上的中点。 

更进一步地，所述金属微结构单元的尺寸与其工作频率成反比，所述工作频率越高，其对应的金属微结构单元的尺寸越小。

更进一步地，所述第四支路和所述第一支路以及所述第五支路和所述第二支路之间的夹角均为锐角。 

更进一步地，所述第四支路和所述第一支路之间和所述第五支路和所述第二支路之间的夹角均为直角。 

本发明还涉及一种天线装置，所述天线装置包括至少一个天线阵子以及设置在所述天线阵子的电磁波入射方向上的具有使特定方向极化的电磁波透过功能的材料；所述材料是上述任意一项所述的超材料。

更进一步地，所述超材料设置在距所述天线阵子1/2-1/10波长的位置上，所述波长是所述天线装置工作频段的中心频率的波长。

更进一步地，所述超材料所占面积的任意一边长度为0.3-2倍波长。

本发明还涉及一种天线罩，所述天线罩用于安装在天线或天线阵子或阵列之外，所述天线罩的电磁波入射面由上述任意一项所述的具有使特定极化方向的电磁波透过功能的材料构成。

实施本发明的超材料、天线装置及天线罩，具有以下有益效果：由于对基板上的金属微结构进行配置而实现该材料的极化选择性能，具体而言是通过对尺寸为工作波长尺寸的1/20~1/4的各项异性的金属微结构的设计，使得该超材料具有设定方向的极化特性，且在所需的工作频段和其自身极化一致的电磁波相互感应，进而使其选择性通过。而对于与其极化不一致的电磁波，产生较大反射(部分频段反射可以增加26dB)，从而达到屏蔽极化方向不一致信号的效果。因此，其实现选择特定极化方向的电磁波通过功能具有构较为简单、没有较多的限制条件、成本较低的优点。

附图说明

图1是本发明一种超材料、天线装置及天线罩实施例中一种情况下金属微结构单元在基板上的结构示意图；

图2是所述实施例中另一种情况下金属微结构单元在基板上的结构示意图；

图3是所述实施例中金属微结构的一种结构示意图； 

图4是所述实施例中金属微结构的另一种结构示意图；

图5是所述实施例中金属微结构的另一种结构示意图；

图6是所述实施例中天线阵子与材料的位置侧面示意图；

图7是所述实施例中天线阵子与材料的摆放位置示意图；