[发明专利]透波材料及其天线罩和天线系统

说明书

技术领域

本发明涉及天线罩，更具体地说，涉及透波材料及其天线罩和天线系统。

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，在保护天线免受外部环境影响的条件下不具备增强天线方向性和提高天线增益的功能，透波性能较差。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

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述透波性能较差、工作频段较窄的缺陷，提供透波材料及其天线罩和天线系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种透波材料，包括由非金属材料制成的第一基板和第二基板，以及夹设在第一基板和第二基板之间且排布成网格状的多个第一金属微结构；

所述透波材料还包括附着于所述第一基板外表面的多个第二金属微结构和附着于所述第二基板外表面的多个第三金属微结构，其中所述第二金属微结构、第三金属微结构与所述第一金属微结构不相同。

在本发明所述的透波材料中，相邻的第一金属微结构之间无间隙，且所述第一金属微结构为十字形结构。

在本发明所述的透波材料中，所述第二金属微结构为排布成两行两列且彼此间隔一定距离的四个方形贴片。

在本发明所述的透波材料中，所述第三金属微结构与所述第二金属微结构相同。

在本发明所述的透波材料中，所述十字形结构由两条尺寸相同且垂直平分的金属线构成。

在本发明所述的透波材料中，所述方形贴片为正方形贴片，正方形贴片的边长小于所述金属线的线长的四分之一。

在本发明所述的透波材料中，所述金属线的线长为8～10mm，线宽为0.1～0.2mm。

在本发明所述的透波材料中，正方形贴片的边长为1.5～2.5mm。

本发明还提供一种天线罩，用于罩设在天线上，包括如上所述的透波材料。

本发明还提供一种天线系统，包括天线以及如上所述的天线罩，所述天线罩罩设于天线上。

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金属微结构，得到需要的电磁响应，使得天线罩的透波性能增强，抗干扰能力增加。可以通过调节金属微结构的形状、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。本发明的透波材料及其天线罩和天线系统在Ku波段内的透波效率很高，而且能够屏蔽其他频段，从而排除干扰，保证了天线的良好工作环境。天线加上天线罩后，天线的辐射能力得到了加强，有效提高了增益。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是依据本发明一实施例的透波材料的结构侧视图；

图2是图1所示的透波材料的第一金属层示意图；

图3是图2所示的第一金属微结构的排布示意图；

图4是图3所示的单个第一金属微结构的示意图；

图5是依据本发明一实施例的第二金属微结构在第一基板外表面的排布示意图；

图6是图5所示的单个第二金属微结构的示意图；

图7是依据本发明一实施例的第三金属微结构在第二基板外表面的排布示意图；

图8是依据本发明一实施例的透波材料的S参数仿真示意图；

图9是图8的S21参数在Ku波段的放大图；

图10～12是介电常数e、磁导率μ、阻抗η随频率变化的示意图。

具体实施方式