[发明专利]超材料天线罩及天线系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种天线罩及天线系统，更具体地说，涉及一种由全新设计的超材料结构制成的天线罩及天线系统。

背景技术

在天线系统中，常常需要用天线罩来罩盖天线，以使天线免受外界恶劣环境的影响，这样，天线收发电磁波时电磁波均需穿过天线罩。尽管目前制造天线罩时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、环氧树脂和ABS以及UPVC等高分子聚合物，但还是无法与空气的波阻抗匹配一致，电磁波在空气与天线罩之间传播时不仅会发生反射，而且天线罩对电磁波的损耗亦较大，从而降低了天线的辐射效率和增益，严重影响天线的电磁性能，也即，天线罩的透波性能较差。

超材料是一种具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构材料。当前，人们在介质基板上周期性地排列具有一定几何形状的金属微结构来形成超材料。由于可以利用金属微结构的几何形状和尺寸以及排布来改变超材料空间各点的介电常数和/或磁导率，使其产生预期的电磁响应，以控制电磁波的传播，故而，在多个领域具有广泛的应用前景，成为各国科研人员争相研究的热点领域之一。在用超材料作为透波材料来制作天线罩方面，人们已经发现，用其制作的天线罩具有良好的透波性能，对电磁波的损耗也较小。特别是当超材料利用了频率选择表面技术时，由其所制得的天线罩更具有频率选择特性。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种具有高透波性能的超材料天线罩及天线系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超材料天线罩，由多层超材料结构制成，所述多层超材料结构包括第一介质层、两分别覆盖于所述第一介质层的两相对表面的金属层和两分别覆盖于所述两金属层的第二介质层，每一金属层包括多个第一圆形片和第二圆形片，所述多个第一圆形片呈正方形阵列排布，任两个最靠近的第一圆形片之间连接有金属线；每一第二圆形片的圆心为由连接四个最靠近的第一圆形片的四条金属线所形成的正方形区域的中心，且任一金属层的第一圆形片和第二圆形片的圆心分别正对另一金属层的第一圆形片和第二圆形片的圆心。

优选地，所述第一圆形片的直径等于所述第二圆形片的直径。

优选地，每一第一圆形片和第二圆形片的直径均为1.1~1.3mm。

优选地，任两最靠近的第一圆形片的圆心的距离为3.9~4.1mm。

优选地，所述金属线的宽度为0.1~0.3mm。

优选地，所述两金属层均由铜制成。

优选地，所述第一介质层和两第二介质层均是聚四氟乙烯玻璃纤维布层压板，所述层压板的相对介电常数ε_r为2.65、损耗角正切tanδ为0.001。

优选地，所述第一介质层的厚度为1.9~2.1mm，每一第二介质层的厚度为0.4~0.6mm。

优选地，每一第一圆形片和第二圆形片的直径均为1.2mm，任两最靠近的第一圆形片的圆心的距离为4mm，所述金属线的宽度为0.2mm，所述两金属层的厚度均为0.018mm，所述第一介质层的厚度为2mm，每一第二介质层的厚度为0.5mm。

一种天线系统，包括天线和设置于所述天线接收和/或发射的电磁波的传播方向上的超材料天线罩，所述超材料天线罩由多层超材料结构制成，所述多层超材料结构包括第一介质层、两分别覆盖于所述第一介质层的两相对表面的金属层和两分别覆盖于所述两金属层的第二介质层，每一金属层包括多个第一圆形片和第二圆形片，所述多个第一圆形片呈正方形阵列排布，任两个最靠近的第一圆形片之间连接有金属线；每一第二圆形片的圆心为由连接四个最靠近的第一圆形片的四条金属线所形成的正方形区域的中心，且任一金属层的第一圆形片和第二圆形片的圆心分别正对另一金属层的第一圆形片和第二圆形片的圆心。

本发明超材料天线罩及天线系统具有以下有益效果：所述超材料结构具有由同心的第一圆形片和同心的第二圆形片构成的两金属层，可让一定频段的电磁波高效通过，从而使由此种超材料结构制成的超材料天线罩及天线系统具有高透波特性。

附图说明

下面将结合附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。

图1是本发明超材料天线罩的多层超材料结构的示意图；

图2是本发明超材料天线罩的多层超材料结构的一个金属层的平面示意图；

图3是本发明超材料天线罩的多层超材料结构的一个单元结构的平面示意图；