[发明专利]超材料天线罩及天线系统

说明书

技术领域

本发明涉及天线罩技术领域，尤其涉及一种超材料天线罩及天线系统。

背景技术

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，即使在保证高透射率的条件下也不具备选择性透波功能。而且，天线罩的工作频段较窄，在不同的频段需求下需要更换天线罩，无法实现资源的重复使用，导致资源的浪费以及设备成本的提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的天线罩透波性能较差、工作频段较窄，不具备选择性透波的缺陷，提供一种超材料天线罩及天线系统。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，提出一种超材料天线罩，其包括至少一个超材料片层，每一超材料片层包括第一基板以及周期排布于所述第一基板上的多个尺寸相同的人造微结构；所述人造微结构包括过中点垂直相交的两条第一金属分支，每条所述第一金属分支两端均设置有第一矩形金属，所述第一金属分支端点垂直设置于与其相接的所述第一矩形金属的一条长边中点，第二金属分支一端垂直设置于所述第一矩形金属的另一条长边中点，所述第二金属分支另一端垂直设置于第二矩形金属的长边中点。

进一步地，所述第一基板划分为多个超材料单元，每一超材料单元上排布有一个所述人造微结构。

进一步地，所述每一超材料单元的长和宽均为5至6毫米，所述人造微结构于所述超材料单元的边界之间的距离为0.1至0.2毫米。

进一步地，所述第一矩形金属和所述第二矩形金属的长宽相同。

进一步地，所述第一矩形金属和所述第二矩形金属的长为0.8至1.0毫米，宽为0.3毫米。

进一步地，所述第二金属分支长度为0.1至0.2毫米。

进一步地，所述第一金属分支、所述第二金属分支、所述第一矩形金属和所述第二矩形金属的线宽为0.1毫米，厚度为0.018毫米。

进一步地，所述每一超材料片层还包括覆盖于所述多个人造微结构上的第二基板。

进一步地，所述第一基板和所述第二基板材质相同，所述第一基板和所述第二基板由ABS、FR-4或F4B材料制成。

本发明还提供一种天线系统，其包括天线本体以及上述超材料天线罩，所述超材料天线罩与天线本体间隔预设距离。。

实施本发明的技术方案，具有以下有益效果：通过在基板上附着特定形状的人造微结构，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。而且本发明的天线罩的工作频带在14.3-26.3GHz之间，且在此频带内的透波效率很高，损耗较小。在此频带以外具有带阻特性，可实现选择性滤波。

附图说明

图1为构成超材料的基本单元的结构示意图；

图2为依据本发明一实施例的超材料天线罩的一个超材料片层的结构示意图；

图3为由多个图2所示的超材料片层堆叠形成超材料天线罩的结构示意图；

图4为人造微结构示意图；

图5为本发明超材料天线罩的阻抗匹配仿真示意图；

图6为本发明超材料天线罩S参数分贝值的仿真结果示意图；

图7为图6所示仿真结果示意图中13-36GHZ区间内的放大图。

具体实施方式