[发明专利]新型轻质超材料及天线罩

说明书

技术领域

本发明涉及一种材料及天线罩，更具体地说，涉及一种新型轻质超材料及天线罩。

背景技术

天线罩用来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。对于高速飞行的飞行器，天线罩还可以解决高温、空气动力负荷和其它负荷给天线带来的问题。

目前制备天线罩的材料多采用介电常数和损耗角正切低、但机械强度高的材料，如玻璃钢、环氧树脂、高分子聚合物等，结构上多为均匀单壁结构、夹层结构和空间骨架结构等。在由上述现有的材料制成的天线罩中，由于罩壁厚度的设计需兼顾工作波长、天线罩尺寸、形状、环境条件、所用材料在电气和结构上的性能等因素，在保证天线机械强度时，重量往往较重，因而不适宜应用在飞机等需要轻质的场合。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术存在的缺陷，提供一种新型轻质超材料及天线罩。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种新型轻质超材料，该材料包括至少一个材料片层，每个材料片层包括至少一块介质基板及设置在所述介质基板上的人造金属微结构，所述介质基板由聚合物基复合材料或泡沫材料制成，所述聚合物基复合材料包括基体及与所述基体进行组合的增强材料。

进一步地，所述增强材料是纤维。

进一步地，所述纤维是中空纤维。

进一步地，所述位于表层的中空纤维内灌有粘接剂。

进一步地，所述纤维可以是玻璃纤维、芳纶纤维、尼龙纤维、聚酯纤维或粘胶纤维的一种或多种。

进一步地，所述基体材料可以是热热塑性树脂、热固性树脂或橡胶。

本发明还公开了一种天线罩，所述天线罩由超材料制成，所述超材料包括至少一个材料片层，每个材料片层包括至少一块介质基板及设置在所述介质基板上的人造金属微结构，所述介质基板由聚合物基复合材料或泡沫材料制成，所述聚合物基复合材料包括基体及与所述基体进行组合的增强材料。

进一步地，所述增强材料是中空纤维。

进一步地，所述位于表层的中空纤维内灌有粘接剂。

进一步地，所述介质基板虚拟地划分为多个阵列排布的介质基板单元，每个介质基板单元表面虚拟地建立平面直角坐标系，位于所述坐标系的每一象限内均设置有附着在介质基板单元上的一个第一人造金属微结构，位于所述坐标系的坐标轴上设置有附着在所述介质基板上的第二人造金属微结构，其中，所述第一人造金属微结构呈王字形或倒王字形结构，所述第二人造金属微结构呈十字形结构。

实施本发明具有以下有益效果：本发明介质基板由聚合物基复合材料或泡沫材料制成，因而各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，材料的综合性能优于原组成材料，而满足各种不同的要求，充分展示各自的优点，总体重量轻并能实现较佳结构设计。

附图说明

图1是本发明一种实施例的新型轻质超材料一个材料片层的结构示意图；

图2是实施例中人造金属微结构层的结构示意图；

图3是实施例中金属微结构单元的结构示意图；

图4是本发明实施例提出的新型轻质超材料S参数仿真图。

具体实施方式

超材料是一种人工电磁材料，其是指将金属片镂刻成特定形状的拓扑金属微结构，并将所述特定形状的拓扑金属微结构设置于一定介电常数和磁导率基材上而加工制造的等效特种电磁材料，其性能参数主要取决于其亚波长的特定形状的拓扑金属微结构。在谐振频段，人工电磁材料通常体现出高度的色散特性，换言之，其阻抗、容感性、等效的介电常数和磁导率随着频率会发生剧烈的变化。因而可采用人工电磁材料技术对天线罩的基本特性进行改造。

请参阅图1至图3，本发明提供一种新型轻质超材料，该材料包括一个材料片层，所述材料片层包括两块介质基板1及设置在所述一块介质基板1上的人造金属微结构，所有人造金属微结构形成一层人造金属微结构层2。所述介质基板1由聚合物基复合材料制成，所述聚合物基复合材料包括基体11及与所述基体11进行组合的增强材料12。所述基体11材料可以是热热塑性树脂、热固性树脂或橡胶等，为了获得较轻的重量，可采用硬质聚氨酯泡沫材料作为所述基体11材料；所述增强材料12是纤维，所述纤维可以是玻璃纤维、芳纶纤维、尼龙纤维、聚酯纤维或粘胶纤维的一种或多种。