[发明专利]一种透波超材料天线罩

说明书

技术领域

本发明涉及电磁技术领域，尤其涉及一种透波超材料天线罩。

背景技术

超材料，是一种新型人工合成材料，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。

发明内容

本发明实施例提供一种透波超材料天线罩，采用具有周期性阵列排布的多个特定人造微结构的超材料，天线罩的透波性能增强，抗干扰能力增加，还具有选择性透波的功能。

本发明实施例提供一种透波超材料天线罩，其特征在于，包括：超材料；

所述超材料包括第一超材料片层和第二超材料片层，每个超材料片层包括基板和阵列排布在所述基板上的多个形状和尺寸相同的人造微结构；

所述第一超材料片层的人造微结构为金属矩形贴片；

所述第二超材料片层的人造微结构为“田”字形结构，所述“田”字形结构包括方形环结构和位于方形环内部的“十”字结构。

进一步的，所述金属矩形贴片的最长边为1.4mm。

再进一步的，所述基板为FR-4有机高分子基板或陶瓷基板。

更进一步的，所述基板的厚度为0.10-0.30mm。

本发明实施例提供的一种透波超材料天线罩，通过采用具有周期性阵列排布的多个特定人造微结构的超材料，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。本发明的透波超材料天线罩的透波效率高、损耗小。天线加上天线罩后，天线的辐射能力得到了加强，有效提高了增益，辐射方向性增强。

附图说明

图1为本发明提供的透波超材料天线罩的实施例的超材料的结构侧视图；

图2为本发明提供的透波超材料天线罩的实施例的第一超材料片层的结构示意图；

图3为本发明提供的透波超材料天线罩的实施例的第一超材料片层的人造微结构示意图；

图4为本发明提供的透波超材料天线罩的实施例的第二超材料片层的结构示意图；

图5为本发明提供的透波超材料天线罩的实施例的第二超材料片层的人造微结构示意图；

图6为本发明提供的透波超材料天线罩的实施例的超材料的电路模拟仿真结果示意图；

图7为本发明提供的透波超材料天线罩的实施例的超材料与空气的阻抗匹配示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1-5，对本发明提供的透波超材料天线罩的实施例的结构进行详细说明。

参见图1，为本发明提供的透波超材料天线罩的实施例的超材料的结构侧视图；