专利名称：透波材料及其天线罩和天线系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电磁材料领域，更具体地说，涉及一种透波材料及其天线罩和天线系统。
背景技术：
透波材料被广泛应用于天线罩、 天线窗等器材中，一方面作为具有一定机械强度和其他耐候性能的材料，为天线等电磁波信号发射、接收器件进行保护，使其免受风雨、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，减轻天线系统的磨损、腐蚀和老化，延长使用寿命，另一方面为了尽量少地影响天线发射的信号，需要具有很好的透波性能，一般采用透波性能好、损耗角正切值小、机械强度高的材料，如玻璃钢、环氧树月旨、闻分子聚合物等。但是现有的这些材料虽然具有一定的透波功能，但通常透波频带都较窄，限制了其应用范围。
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缺陷，提供一种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提供一种透波材料，包括至少一个非金属材料制成的基板和附在所述基板表面上的金属箔，所述金属箔上镂空有多个环形槽。在本发明所述的透波材料中，所述透波材料包括三个依次层叠的基板，位于中间的基板其正面和背面分别附着有所述金属箔，每个所述金属箔上镂空有多个环形槽。在本发明所述的透波材料中，所述环形槽为正六边形槽，所述环形槽的外轮廓和内轮廓为相互平行的正六边形且共中心点。在本发明所述的透波材料中，所述环形槽在所述金属箔上周期性排布。在本发明所述的透波材料中，所述正六边形的环形槽以其中任意一条边所在的方向为行、以与所述行方向成30度的方向为列的方式周期性排布。在本发明所述的透波材料中，所述环形槽的列间距大于所述环形槽外轮廓的正六边形的边长的三倍且小于该边长的六倍，所述环形槽的行间距大于所述环形槽外轮廓的正六边形的边长的万倍且小于该边长的2士倍。在本发明所述的透波材料中，所述环形槽的列间距是行间距的士倍。在本发明所述的透波材料中，所述环形槽外轮廓的正六边形的边长为2.5mm，内轮廓的正六边形的边长为(2.5-1.5# ) mm,环形槽的槽宽为lmm，行间距为(2.5>/3+1 ) mm，列间距为(7.5 +VI ) mmO在本发明所述的透波材料中，构成所述金属箔为金、银或铜，或者为含有金、银或铜的合金。
本发明还提供一种天线罩，用于罩设在天线本体上，包括如上所述所述的透波材料。本发明还提供一种天线系统，包括天线本体以及如上所述的天线罩，所述天线罩罩设于天线本体上，且与之间隔预设距离。实施本发明的技术方案，具有以下有益效果本发明的透波材料具有宽频透波性能，因此具有这种透波材料的天线罩及天线系统在对天线进行物理保护的同时，能够高效地透过电磁波，不影响天线的工作效率。
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I是依据本发明的透波材料的剖视图；图2是图I所述透波材料的金属箔的俯视图；图3是图2中的环形槽的周期性排布方式的示意图；图4是图2中的环形槽的尺寸示意图；图5是具有图2所示金属箔的透波材料的频率响应仿真图。
具体实施例方式本发明提供了一种透波材料，包括至少一个非金属材料制成的基板和附着在基板表面上的金属箔。这里制造基板的非金属材料有多种选择，例如陶瓷、FR4、F4B (聚四氟乙烯)、HDPE (高密度聚乙烯，High Density Polyethylene)、ABS (Acrylonitrile ButadieneStyrene )、铁电材料、或者铁磁材料等。如图I所示，本实施例中的透波材料3具有三层依次叠加的基板I，中间的基板I的分别与另外两个基板相接触的正面和反面上分别附着有一层金属箔2。三层基板I压合成一个整体，当需要透波性能更强或强度需要时，可以叠加多个这样的三层基板并压合成一体；也可有多层基板依次叠压，任意相邻两基板相接触的表面之间都可设置该金属箔2，金属箔2设置在哪两个相邻基板之间视具体需求而定。金属箔2如图2所示，其上镂空有多个环形槽20。金属箔2的材料可以是金、银、铜等导电性能良好的金属材料，或者主要成分为金、银、铜中的一种或两种的合金材料。本发明中，优选铜或银。优选实施例中，环形槽20为等槽宽的正六边形，即其外轮廓和内轮廓都是正六边形，两个正六边形共中心点且至少有一对边相互平行，从而形成槽宽恒等的环形槽。当然，环形槽20也可以是其他形状，例如圆环、椭圆环、三角形环、正方形环或其他任意多边形环，甚至任意不规则形状的环形槽。只要在金属箔2上镂空有多个这样的环形槽，并按照一定的规律排布，即可达到一定的透波效果。进一步地，本实施例的环形槽20按照一定地周期规律地排布在金属箔2上，例如矩形阵列排布，即以一个方向为行、垂直于行的方向为列、并按一定的行间距和列间距排列；也可以环形分布，即按照一定的规律递增半径、在每个半径对应的圆周上排列环形槽。本实施例中，正对正六边形的环形槽20，优选平行四边形阵列排布，所谓平行四边形阵列排布，即任意两行上取任意两列共四个环形槽，其对应的四个环形槽中心点构成的是平行四边形(不包括夹角成90度的情况)，而非矩形。如图3所示，本实施例的环形槽20，以任一环形槽外轮廓或内轮廓的正六边形的任一条边所在的方向为行、以与行方向成30度的方向为列方向进行平行四边形阵列排布，任意相邻两行的行间距」y (即同一列上相邻两个环形槽20的中心点Op O3之间的距离)均相等，任意相邻两列的列间距」X (即同一行上相邻两个环形槽20的中心点02、O4之间的距离)均相等。相邻两行、相邻两列环形槽20的中心点的连线构成锐角0=30度的平行四边形。设环形槽外轮廓的正六边形的边长为A，为 了使相邻环形槽20之间留有金属连接，环形槽的列间距」X必须大于3A，而行间距」y必须大于^A;同时为了尽可能多地在金属箔2上布置环形槽以提高透波效果，相邻环形槽之间的金属连接部分应不足以放置另一个环形槽，因此环形槽的列间距」X优选小于6A，行间距」y小于2^A。另外，为了使金属连接部分的宽度处处相等，优选环形槽的列间距」X是行间距」y的VI倍。金属箔2经如上所述的环形槽镂空后，形成如图2所示的类似于蜂窝的网状结构21以及每个环形槽20内部(也即网状结构的每个网格内部)的正六边形金属片22。具有这种镂空金属箔2的基板，能够获得很好的频率选择性透波功能。下面，将结合具体实施例来说明本发明的透波材料的应用效果。在一实施例中，图3、图4中的各参数值分别为环形槽20外轮廓的正六边形的边长A=2.5mm，总高度H=2.5#mm，内轮廓的正六边形的边长a= ( 2.5-2V3/3 )mm，高度h= ( 2.5^3 -2 ) mm，环形槽20的槽宽」h=lmm,行间距」y为(2.5^3+1 ) mm,列间距」X为(7.5 + V3 ) mm，环形槽与环形槽之间的金属连接部分的宽度W=Imm,人造微结构的丝线均为铜线且厚度为0. 018mm，三层基板的中间一层的厚度为I. 5mm，材料为FR4，介电常数e r2=2. 65、损耗角正切值tan 6 =0. 001，中间基板两侧的上层基板和下层基板的厚度为I. 25mm，材料为FR4，介电常数e rt=2. 65、损耗角正切值tan S =0. 001。整个透波材料的总厚度为4. 036mm。对具有上述参数的透波材料进行仿真，其S参数仿真图如图5所示。由图5可以看到，上述超材料在17. 8GHz,21. 7GHz两处Sll达到最低，且均小于_50dB,从16 24GHz频段内S21基本为0，形成带通，因此在这一段约8GHz的频带范围的电磁波均可基本无损耗的透过，具有宽频透波形成，非常适用于天线罩等对透波率有要求的场合。因此，本发明还提供一种天线罩，该天线罩由上述透波材料3制成，用来罩在天线本体外部，对天线本体起到保护作用的同时，对频率在上述超材料谐振频率附近的电磁波不允许透过，而频率在其他范围的电磁波则允许透过。需要说明的是，天线罩的形状可以为与附图中的透波材料3形状相同的平板状，也可以根据实际需求来设计天线罩的形状，比如设计成圆球状或者与天线形状匹配的形状(共形的天线罩)等，也不排除使用多个平板状结构拼接成需要的形状，本发明对此不作限制。本发明还提供一种天线系统，包括天线本体，以及如上文所述的天线罩，天线罩罩设于天线本体上。天线本体包括辐射源、馈电单元等，具体构成可参阅相关技术资料，本发明对此不作限制。天线本体可以是例如但不限于平板天线、网桥天线。
另外，当该天线罩和天线系统对应的透波频率改变或不在上述16 24GHz的透波频率范围内时，可以调节环形槽的形状、尺寸、排布方式等参数，即可使得对应的透波频率有一定的调整，以适应各种不同的应用需求。上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式
，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和 权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
权利要求
1.一种透波材料，其特征在于，包括至少一个非金属材料制成的基板和附在所述基板表面上的金属箔，所述金属箔上镂空有多个环形槽。
2.根据权利要求I所述的透波材料，其特征在于，所述透波材料包括三个依次层叠的基板，位于中间的基板其正面和背面分别附着有所述金属箔，每个所述金属箔上镂空有多个环形槽。
3.根据权利要求I所述的透波材料，其特征在于，所述环形槽为正六边形槽，所述环形槽的外轮廓和内轮廓为相互平行的正六边形且共中心点。
4.根据权利要求3所述的透波材料，其特征在于，所述环形槽在所述金属箔上周期性排布。
5.根据权利要求4所述的透波材料，其特征在于，所述正六边形的环形槽以其中任意一条边所在的方向为行、以与所述行方向成30度的方向为列的方式周期性排布。
6.根据权利要求5所述的透波材料，其特征在于，所述环形槽的列间距大于所述环形槽外轮廓的正六边形的边长的三倍且小于该边长的六倍，所述环形槽的行间距大于所述环形槽外轮廓的正六边形的边长的Vi倍且小于该边长的2万倍。
7.根据权利要求5所述的透波材料，其特征在于，所述环形槽的列间距是行间距的Vi倍。
8.根据权利要求7所述的透波材料，其特征在于，所述环形槽外轮廓的正六边形的边长为2. 5mm，内轮廓的正六边形的边长为(2.5-1.5^) mm，环形槽的槽宽为1mm，行间距为(2.5^/3+1 ) mm，歹丨J 间距为(7.5 + V3 ) Tnmn. 8.根据权利要求I所述的透波材料，其特征在于，构成所述金属箔为金、银或铜，或者为含有金、银或铜的合金。
9.一种天线罩，其特征在于，用于罩设在天线本体上，包括具有权利要求I至8任一项所述的透波材料。
10.一种天线系统，其特征在于，包括天线本体以及权利要求9所述的天线罩，所述天线罩罩设于天线本体上。
全文摘要
本发明涉及一种透波材料及其天线罩和天线系统，其透波材料包括至少一个非金属材料制成的基板和附在所述基板表面上的金属箔，所述金属箔上镂空有多个环形槽。本发明的透波材料具有宽频透波性能，因此具有这种透波材料的天线罩及天线系统在对天线进行物理保护的同时，能够高效地透过电磁波，不影响天线的工作效率。
文档编号H01Q1/42GK102769197SQ20121022050
公开日2012年11月7日 申请日期2012年6月29日 优先权日2012年6月29日
发明者付少丽, 刘若鹏, 方小伟, 王海莲, 赵治亚 申请人:深圳光启创新技术有限公司