[发明专利]一种超材料天线罩及天线系统

说明书

一种超材料天线罩及天线系统，涉及超材料技术领域。超材料天线罩包括层叠设置的两层介质基板，和层叠位于两层介质基板之间的第一金属层，第一金属层与每层介质基板之间分别层叠设置有第二金属层，第一金属层与每层第二金属层之间还分别层叠设置有第一夹芯层，第一金属层具有多个相同且间隔分布的镂空，第二金属层主要由多个相同的金属贴片组成，第二金属层的每个金属贴片与第一金属层的镂空一一对应。天线系统包括天线本体和上述的超材料天线罩，超材料天线罩与天线本体间隔设置。本发明的目的在于提供一种超材料天线罩及天线系统，其透波和吸波一体化，实现工作频带内高效透波，工作频带外吸波的目的。

技术领域

本发明涉及超材料技术领域，具体而言，涉及一种超材料天线罩及天线系统。

背景技术

超材料是一种人工电磁功能材料，其基本组成单元是介于宏观与微观之间的介观微结构。一般情况下，天线系统都会设置天线罩，天线罩的作用是保护天线系统免收风雨、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。由于超材料的特殊性，将超材料应用于天线罩时，天线罩可以在己方雷达工作频段内具有带通传输特性，降低天线系统的雷达散射截面(RadarCross section，缩写RCS)，从而不影响天线系统的正常工作性能；而在己方雷达工作频段之外，天线罩具有“全反射”(金属化)特性，结合适当的外形设计，可以将敌方雷达探测波统一规避到非威胁方位，有效缩减正前方的RCS。

传统天线罩超材料的微结构通常采用单屏嵌套结构，可以实现工作频带内带通传输特性，但是其最大的缺点是工作带宽不宽，并且无截止特性，对于某些应用场合要求宽带选频极严格陡峭的截止，这种超材料不能满足应用要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超材料天线罩及天线系统，其透波和吸波一体化，实现工作频带内高效透波，工作频带外吸波的目的。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，提供一种超材料天线罩，其包括层叠设置的两层介质基板，和层叠位于两层介质基板之间的第一金属层，第一金属层与每层介质基板之间分别层叠设置有第二金属层，第一金属层与每层第二金属层之间还分别层叠设置有第一夹芯层，第一金属层具有多个相同且间隔分布的镂空，第二金属层主要由多个相同的金属贴片组成，第二金属层的每个金属贴片与第一金属层的镂空一一对应。

上述技术方案中，超材料天线罩包括依次层叠设置的介质基板、第二金属层、第一夹芯层、第一金属层、第一夹芯层、第二金属层、介质基板，第一金属层和附着于第一金属层两侧的第二金属层组成频率选择层，第一金属层的镂空对应第二金属层的金属贴片，即第一金属层和第二金属层互补，第一金属层的镂空与两层第二金属层对应的金属贴片组成多次反射谐振点支撑的带通，这种多层金属层的结构，显著增加谐振点个数，过渡带的陡峭程度增加，实现在天线罩工作频带内电磁波的高效透射，同时有效截止带外的电磁波，适用于在某个工作频段内高效透过且在工作频段外吸波的应用场合。其中，第一夹芯层能够分隔第一金属层和第二金属层，而且通过控制第一夹心层的厚度可以控制天线罩工作频带范围。

在一种可能的实施方式中，每层介质基板与相邻的第二金属层之间均设置有第二夹芯层；可选的，第二夹芯层的厚度小于或等于 15mm。

上述技术方案中，通过控制第一夹心层和第二夹心层的厚度可以控制天线罩工作频带范围，第二夹芯层的厚度小于或等于15mm，可以控制超材料天线罩的工作频带范围为常用的工作频带2～18GHz。

在一种可能的实施方式中，介质基板的厚度小于或等于5mm；和/或，第一夹芯层的厚度小于或等于10mm。

上述技术方案中，通过第一夹心层和通过控制第一夹心层和第二夹心层的厚度可以控制天线罩工作频带范围，第一夹芯层的厚度小于或等于10mm，可以控制超材料天线罩的工作频带范围为常用的工作频带2～18GHz。