[发明专利]网格方环加载过孔结构的2.5维超宽带移动通信天线罩

说明书

本发明公开了一种网格方环加载过孔结构的2.5维超宽带移动通信天线罩。主要由多个相同周期单元阵列组成的周期性频率选择表面，每个周期单元主要由上下两层介质层、设置在介质层上的金属贴片和金属过孔以及两层介质层之间的空气缝隙层组成；空间内的电磁场入射于所述天线罩，依次经过上层介质层、空气缝隙层和下层介质层的选择性滤波后，从下层介质层输出所需频段的电磁场，能在电磁波入射角度变化的情况下抑制杂波的能量。本发明适用于超宽带移动通信天线罩的设计，通带带宽大，带内插入损耗极小且稳定，尤其是入射电磁波在大角度变化时宽带性能稳定，频率选择性能佳。在移动通信、雷达、电磁屏蔽等领域都具有巨大的应用价值。

技术领域

本发明涉及了一种天线器件，尤其是涉及了一种网格方环加载过孔结构的2.5维超宽带移动通信天线罩，可用于超宽带(5G)移动通信。

背景技术

目前，全球各大通信制备公司开始未雨绸缪，积极研发5G移动通信网络。我国也在2013年和2014年启动5G移动网络一期、二期研究项目，并将其纳入到十二五和十三五计划当中。5G移动网络作为全球移动通信领域新一轮竞争的开始，已成为我国信息技术发展的首要任务。

与4G相比，5G不仅将进一步提升用户的网络体验，同时还将满足未来万物互联的应用需求。相比于4G/LTE的峰值速率(100Mbit/s)，5G的峰值速率期望达到10Gbit/s，而根据香浓公式，我们可以知道，在保证信噪比一定的情况下，加快传输速率需要增加通带带宽。因此，对5G实际应用的硬件设备提出了更高的要求，尤其是天线罩这一模块。针对5G通信，需要设计满足大于2GHz带宽的通带，并且为了不使信号失真，需要满足如此宽带内的插入损耗至少小于0.6dB。此外，在实际通信环境下，所设计的天线罩需要满足入射电磁波大角度变化时，如此宽带的选择透过性仍可以达到指标，这无疑是一个新的挑战。

现有天线罩的实现方式，一般采用的是周期性频率选择表面结构。常见的单层或者双层金属频率选择表面结构可以实现窄带的空间滤波，或者选择性较差的宽通带的空间滤波。这里的选择性较差指的是通带内的插入损耗不平稳，通带内的插入损耗较大以及通带到阻带的过度较慢，无法保证阻带的抑制性能。此外，为了保证天线罩的角度稳定性，更多研究者旨在设计更加小型化的天线罩，而他们的研究点多数集中在将结构设计的曲折复杂化，从而引入分立的电容和电感。然而，随着5G工作频段的升高，对应天线罩的周期结构变得很小，因此可以用来曲折设计的空间也变得非常有限，所以类似方法的局限性油然而生。

发明内容

针对如何提高天线罩的通带特性，阻带特性，频率的选择性，尤其是电磁波大角度入射时的稳定性能，从而满足5G移动通信的硬件指标要求，本发明提出了一种网格方环加载过孔结构的2.5维超宽带移动通信天线罩。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：

一、一种网格方环加载过孔结构的2.5维超宽带移动通信天线罩：

所述天线罩是主要由多个相同周期单元阵列组成的周期性频率选择表面，每个周期单元主要由上下两层介质层、设置在介质层上的金属贴片和金属过孔以及两层介质层之间的空气缝隙层组成；空间内的电磁场入射于所述天线罩，依次经过上层介质层、空气缝隙层和下层介质层的选择性滤波后，从下层介质层输出所需频段的电磁场，并能在电磁波入射角度变化的情况下抑制杂波的能量。

本发明周期单元结构的个数可依据实际用途选择20×20至40×40之间。