[发明专利]超材料结构、天线罩、天线系统和形成夹层结构的方法

说明书

公开了超材料结构以及包含超材料结构的天线罩和天线系统。所述超材料结构包括：第一介质基板；以及位于第一介质基板上的多个导电几何结构，其中，每个导电几何结构为中心对称分布图案，并且相邻的导电几何结构彼此隔开。所述导电几何结构的形状和尺寸的改变导致电磁波响应特性的改变。该天线罩不仅可以改善工作频段的电磁波的透波性能，而且可以作为滤波器抑制非工作频段的电磁波的穿透，从而可以改善天线工作的信噪比。

技术领域

本发明涉及天线罩，更具体地说，涉及超材料结构以及包含超材料结构的天线罩和天线系统。

背景技术

天线系统通常包括天线罩。天线罩的目的是保护天线免受风雨、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，天线罩可以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，在一定程度上影响天线的电气性能。

天线罩一方面应当有一定的机械强度，以保护内部的天线，另一方面还应当允许工作频段的电磁波高效穿透，以到达内部的天线。现有的天线罩基本上是纯材料天线罩，主要到保护天线的作用。为了提高电磁波的高效穿透，可以采用半波长理论进行材料厚度设计。在天线罩的材料厚度为工作频段电磁波波长的1/2时，电磁波穿透率最好。因此，纯材料天线罩的厚度设计取决于工作频段的电磁波波长。随着工作频段的电磁波波长增加，则天线罩的厚度也应当增加。天线罩的重量可能增加到难以应用的程度。另一方面，普通材料的透波性能比较均一，在工作频段内透波，其相邻频段透波效果亦优，工作频段外的透波容易干扰天线的正常工作。

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。天线罩的结构多为均匀单壁结构、夹层结构和空间骨架结构等。由于天线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，因此透波性能可能较差，工作频段较窄。针对不同的频段，需要更换天线罩，导致资源的浪费以及设备成本的提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以改善透波性能的宽频带透波结构。

本发明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、工作频段较窄的缺陷，提供超材料结构以及包含超材料结构的天线罩和天线系统。

根据本发明的一方面，提供一种超材料结构，包括：第一介质基板；以及位于第一介质基板上的多个导电几何结构，其中，每个导电几何结构为中心对称分布图案，并且相邻的导电几何结构彼此隔开。

优选地，所述中心对称分布图案为选自口字形、工字形、雪花形和田字形中的至少一种图案。

优选地，所述导电几何结构为田字形图案，包括：由四个侧边组成的口字形外框，外框具有第一长度、第一宽度和第一线宽；连接一组相对的两个侧边的第一线条，第一线条具有第二线宽；以及连接另一组相对的两个侧边的第二线条，第二线条具有第三线宽；其中，所述导电几何结构的形状和尺寸设置为获得期望的电磁波响应特性。

优选地，所述第一线条连接所述一组相对于两个侧边的中点。

优选地，所述第二线条连接所述另一组相对的两个侧边的中点。

优选地，第一长度与第一宽度不相等，以匹配天线的极化方向。

优选地，第二线宽与第三线宽不相等，以匹配天线的极化方向。

优选地，第一线宽与第二线宽、第三线宽不相等，以调节电磁波响应曲线的截止波形的陡峭程度。

优选地，导电几何结构的物质形态是选自固体、液体、流状体和粉状物中的一种。

优选地，导电几何结构由液体的导电材料组成，并且容纳在空腔、管道和胶囊之一中以限定其形状。