超材料及制备方法、超材料卫星天线及卫星接收系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种超材料及制备方法，所述超材料包括玻璃钢第一支撑体、玻璃钢第二支撑体及内置在所述玻璃钢第一支撑体和所述玻璃钢第二支撑体中间的超材料工作层，所述超材料工作层包括至少一个超材料工作片层，所述超材料工作片层包括基板和附着在所述基板表面的金属微结构，所述基板为聚酰亚胺薄膜。还涉及利用该超材料制备的超材料卫星天线及卫星接收系统。采用聚酰亚胺薄膜作为基板并用玻璃钢作为支撑体制备曲面超材料，克服了传统的只能制备平面超材料的缺陷；将曲面超材料通过拼装连接的方式可以制备出大型的中空圆柱体超材料卫星天线；该玻璃钢支撑体还能使超材料卫星天线在室外恶劣的环境下保持良好的性能和较长的使用寿命。
【专利说明】超材料及制备方法、超材料卫星天线及卫星接收系统
【【技术领域】】
[0001]本发明涉及超材料领域，尤其涉及超材料及制备方法、超材料卫星天线及卫星接收系统。
【【背景技术】】
[0002]超材料是近十年来发展起来的对电磁波起调制作用的材料。超材料一般是由一定数量的金属微结构附在具有一定力学、电磁学的基板上，这些具有特定图案和材质的微结构会对经过其身的特定频段的电磁波产生调制作用。
[0003]电子产品正向薄型化、高性能化和多功能化的方向发展，为此，基板材料不仅应具有较低的介电常数和介质损耗，还要具有优异的热性能、电性能和机械性能。
[0004]目前超材料结构的实现是在刚性PCB或其他树脂类板上制作金属线完成，因此加工出的超材料为刚性的平板型结构，无法实现大型、曲面状天线的制作。 【
【发明内容】
】
[0005]本发明所要解决的技术问题是:提供一种由玻璃钢支撑体支撑的柔性超材料，及由该超材料制备的超材料卫星天线、卫星接收系统。
[0006]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种超材料，所述超材料包括玻璃钢第一支撑体、玻璃钢第二支撑体及内置在所述玻璃钢第一支撑体和所述玻璃钢第二支撑体中间的超材料工作层，所述超材料工作层包括至少一个超材料工作片层，所述超材料工作片层包括基板和附着在所述基板表面的金属微结构，所述基板为聚酰亚胺薄膜。
[0007]所述超材料工作层的表面还设置有反射板。
[0008]所述超材料工作层的表面紧贴于所述玻璃钢第一支撑体和玻璃钢第二支撑体的内壁。
[0009]所述超材料形状为曲面状。
[0010]所述超材料形状为中空圆柱体。
[0011]一种超材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤:
[0012]根据预设的超材料单体形状制备玻璃钢第一支撑体和玻璃钢第二支撑体；
[0013]通过热熔胶将至少一个超材料工作片层、反射板依次覆到玻璃钢第一支撑体的内壁上，然后将玻璃钢第二支撑体覆到反射板上，形成预热压的夹层结构；
[0014]将预热压的夹层结构进行热压，获得所需的超材料单体。
[0015]所述步骤还包括:
[0016]根据预设超材料的大小，将所获得的多个超材料单体进行拼装连接形成所需超材料。
[0017]一种超材料卫星天线，所述超材料卫星天线包括馈源及超材料，所述超材料为上述所述的超材料。
[0018]所述反射板为金属布反射板。[0019]所述超材料形状为中空圆柱体。
[0020]一种卫星接收系统，包括卫星天线、连接信号接收器的卫星接收机，其特征在于，所述卫星天线为上述所述的超材料卫星天线。
[0021]本发明的有益效果为:采用聚酰亚胺薄膜作为基板并用玻璃钢作为支撑体制备曲面超材料，克服了传统的只能制备平面超材料的缺陷；将曲面超材料通过拼装连接的方式可以制备出大型的中空圆柱体超材料卫星天线；该玻璃钢支撑体还能使超材料卫星天线在室外恶劣的环境下保持良好的性能和较长的使用寿命。
【【专利附图】
【附图说明】】
[0022]图1是本发明的超材料的截面示意图；
[0023]图2是本发明的超材料的拼装连接后的截面示意图；
[0024]图3是本发明的工艺流程图。
【【具体实施方式】】
[0025]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0026]如图1所示，一种超材料，包括玻璃钢第一支撑体1、玻璃钢第二支撑体2、内置在玻璃钢第一支撑体I和玻璃钢第二支撑体2中间的超材料工作层3及设置在超材料工作层3 —表面的反射板4,超材料工作层3的另一表面、反射板4的另一表面分别紧贴于玻璃钢第二支撑体2内壁和玻璃钢第一支撑体I的内壁；超材料工作层3包括至少一个超材料工作片层，超材料工作片层包括基板和通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻等方法附着于基板上的金属微结构，金属微结构为由金属丝(铜丝、银丝、铝丝等)构成的具有一定几何形状的平面或立体结构；
[0027]由于本发明的超材料不是传统的平面超材料，超材料的形状为曲面状的，因此采用聚酰亚胺薄膜作为基板，要固定该聚酰亚胺薄膜，需要在聚酰亚胺薄膜的表面分别固定一个支撑体，因此本发明的超材料就是超材料工作层设置在玻璃钢第一支撑体和玻璃钢第二支撑体之间，从而来支撑聚酰亚胺薄膜。
[0028]聚酰亚胺是综合性能最佳的有机高分子材料之一，耐高温达400°C以上，长期使用温度范围一 200~300°C，无明显熔点，高绝缘性能，103赫下介电常数4.0，介电损耗仅0.004~0.007，属F至H级绝缘材料.聚酰亚胺作为一种特种工程材料，已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。近来，各国都在将聚酰亚胺的研究、开发及利用列入21世纪最有希望的工程塑料之一。
[0029]该超材料的制备方法为:如图3所示，
[0030]a、根据预设的超材料单体形状(如图1所示)制备玻璃钢第一支撑体和玻璃钢第二支撑体？可采用模压法或手糊法加工玻璃钢第一支撑体和玻璃钢第二支撑体；
[0031]b、通过热熔胶将至少一个柔性超材料工作片层、反射板依次层铺或手糊到玻璃钢第一支撑体的内壁上，然后将玻璃钢第二支撑体覆到反射板上，形成预热压的夹层结构；
[0032]C、将预热压的夹层结构进行热压，获得所需的超材料单体，如图1所示；[0033]d、根据预设超材料形状大小，将所获得的多个超材料单体进行拼装连接形成所需超材料，如中空圆柱体，如图2所示。
[0034]其中步骤b中的超材料工作片层的制备方法如下:
[0035]由于聚酰亚胺薄膜很薄不易直接在聚酰亚胺薄膜上加工金属微结构，因此先将聚酰亚胺薄膜采用热熔胶或UV胶等固定在具有一定强度的表面平整支撑板上，然后将铜箔覆到聚酰亚胺薄膜上形成覆铜板，在覆铜板上进行金属微结构的加工；金属微结构加工完成后将支撑板剥离，获得超材料工作片层待用。
[0036]一种超材料卫星天线，设置在馈源后方的超材料，所采用的超材料为上述方法制备的超材料，因此制备的超材料卫星天线为拼装连接成的大型中空圆柱体超材料卫星天线，该玻璃钢支撑体还能使超材料卫星天线在室外恶劣的环境下保持良好的性能和较长的使用寿命；所采用的反射板为金属布反射板，金属布反射板易折叠、弯曲，比整个金属面作为反射板的性能更优良。
[0037]馈源为传统的波纹喇叭，这个根据卫星的电视信号的极化方式不同有不同的选择，例如中星9号，其电视信号既有左旋圆极化又有右旋圆极化，因此馈源应当采用双圆极化的波纹喇叭。
[0038]本发明的超材料卫星天线在作为发射天线使用时，即馈源作为辐射源，超材料的作用是将信号接收器发出的平面波经超材料后以平面波的形式出射。
[0039]本发明的超材料卫星天线在作为接收天线使用时，即馈源作为集波器，超材料的作用是能够使得天线接收到的平面波经超材料后能够在馈源等效点处发生汇聚。
[0040]以上描述的超材料卫星天线根据工作频段与使用环境的不同，可以是卫星电视接收天线、卫星通信天线(双向通信)、微波天线或者雷达天线。当然，本发明的所述超材料卫星天线还可以替代其它各种反射面天线。
[0041]另外，本发明还提供了一种卫星接收系统，包括卫星天线、信号接收器、连接信号接收器的卫星接收机，所述卫星天线为本发明上述的超材料卫星天线。本发明中，所述信号接收器为传统的波纹喇叭。卫星接收机例如可以采用同洲电子的N6188，用于接收中星9号的卫星电视信号，其为现有的技术，此处不再述说。
[0042]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】
1.一种超材料，其特征在于，所述超材料包括玻璃钢第一支撑体、玻璃钢第二支撑体及内置在所述玻璃钢第一支撑体和所述玻璃钢第二支撑体中间的超材料工作层，所述超材料工作层包括至少一个超材料工作片层，所述超材料工作片层包括基板和附着在所述基板表面的金属微结构，所述基板为聚酰亚胺薄膜。
2.根据权利要求1所述的超材料，其特征在于，所述超材料工作层的表面还设置有反射板。
3.根据权利要求1所述的超材料，其特征在于，所述超材料工作层的表面紧贴于所述玻璃钢第一支撑体和玻璃钢第二支撑体的内壁。
4.根据权利要求1所述的超材料，其特征在于，所述超材料形状为曲面状。
5.根据权利要求1所述的超材料，其特征在于，所述超材料形状为中空圆柱体。
6.一种超材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤:根据预设的超材料单体形状制备玻璃钢第一支撑体和玻璃钢第二支撑体；通过热熔胶将至少一个超材料工作片层、反射板依次覆到玻璃钢第一支撑体的内壁上，然后将玻璃钢第二支撑体覆到反射板上，形成预热压的夹层结构；将预热压的夹层结构进行热压，获得所需的超材料单体。
7.根据权利要求6所述的超材料制备方法，其特征在于，所述步骤还包括:根据预设超材料的大小，将所获得的多个超材料单体进行拼装连接形成所需超材料。
8.一种超材料卫星天线，所述超材料卫星天线包括馈源及超材料，其特征在于，所述超材料为权利要求1至5任意一项所述的超材料。
9.根据权利要求8所述的超材料卫星天线，其特征在于，所述反射板为金属布反射板。
10.根据权利要求8所述的超材料卫星天线，其特征在于，所述超材料形状为中空圆柱体。
11.一种卫星接收系统，包括卫星天线、连接信号接收器的卫星接收机，其特征在于，所述卫星天线为权利要求8至10任意一项所述的超材料卫星天线。
【文档编号】H01Q19/12GK103682659SQ201210318631
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年8月31日 优先权日:2012年8月31日
【发明者】刘若鹏, 季春霖, 岳玉涛, 李雪, 林云燕 申请人:深圳光启创新技术有限公司