低通透波超材料、天线罩及天线系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及透波材料技术领域，具体而言，涉及一种低通透波超材料、天线罩及天线系统。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]使用纯材料天线罩在一定的范围内会影响天线的性能。其中，用于制作天线罩的纯材料为普通的物理材料，在制作纯材料天线罩时，利用半波长或四分之一波长理论，并根据不同的天线频率，改变纯材料的厚度，用以减小对电磁波的透波响应。在设计制作纯材料天线罩的时候，当天线的辐射波波长过长时，利用半波长或四分之一波长理论，纯材料天线罩会显得比较厚，进而使得整个天线罩的重量过大。另一方面，纯材料的透波性能比较均一，工作频段内透波，其相邻频段透波效果亦优，工作频段外的透波容易干扰天线的正常工作。
[0004]针对现有技术中对天线工作频段外的电磁波抑制效果不好的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0005]本发明旨在提供一种低通透波超材料、天线罩及天线系统，以解决对天线工作频段外的电磁波抑制效果不好的问题。
[0006]为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种低通透波超材料，包括一功能层，所述功能层包括:介质层，该介质层具有相对且平行的第一表面和第二表面；和设置在第一表面上的至少一个片状结构，该片状结构包括由导电材料制成的导电区域，其中该低通透波超材料的介质层和片状结构使得该低通透波超材料具有这样的介电常数和磁导率:使得电磁波在通过该低通透波超材料时，工作频段的电磁波穿透该低通透波超材料，而高于工作频段的电磁波被截止。
[0007]此外，本发明还提供了一种天线罩和一种天线系统。
[0008]应用本发明的技术方案，低通透波超材料包括多层功能层，各功能层包括:介质层和设置在介质层上的片状结构，多层功能层中至少一层功能层的片状结构包括一个或多个导电片。将片状结构置于介质层上，多层功能层中至少一层功能层的片状结构包括一个或多个导电片，这样能够调节低通透波超材料的介电常数和磁导率，可以使得电磁波通过本发明的低通透波超材料时，工作频段的电磁波能高效率穿透，有效地截止高于工作频段的电磁波，从而解决了天线罩对工作频段外的电磁波抑制效果不好的问题，进而达到了增强对工作频段外的电磁波的抑制的效果。
【附图说明】
[0009]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0010]图1示出了根据本发明的低通透波超材料的实施例一的主视示意图；以及
[0011]图2示出了图1的低通透波超材料的侧视示意图；
[0012]图3示出了图1的低通透波超材料的S21参数仿真曲线示意图；
[0013]图4示出了根据本发明的低通透波超材料的实施例二的主视示意图；
[0014]图5示出了图4的低通透波超材料在电磁波入射角为0°时，TE模的频率响应仿真图；
[0015]图6示出了图4的低通透波超材料在电磁波入射角为10°时，TE模的频率响应仿真图；
[0016]图7示出了图4的低通透波超材料在电磁波入射角为20°时，TE模的频率响应仿真图；
[0017]图8示出了图4的低通透波超材料在电磁波入射角为30°时，TE模的频率响应仿真图；
[0018]图9示出了图4的低通透波超材料在电磁波入射角为0°时，TM模的频率响应仿真图；
[0019]图10示出了图4的低通透波超材料在电磁波入射角为10°时，TM模的频率响应仿真图；
[0020]图11示出了图4的低通透波超材料在电磁波入射角为20°时，TM模的频率响应仿真图；
[0021]图12示出了图4的低通透波超材料在电磁波入射角为30°时，TM模的频率响应仿真图；
[0022]图13示出了根据本发明的低通透波超材料的实施例三中的第一结构层的主视示意图；
[0023]图14示出了根据本发明的低通透波超材料的实施例三中的第二结构层的主视示意图；
[0024]图15示出了根据本发明的低通透波超材料的实施例三的侧视示意图；以及
[0025]图16示出了图15的低通透波超材料的S21参数仿真曲线示意图。
【具体实施方式】
[0026]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0027]如图1所示，实施例一的低通透波超材料包括多层功能层，各功能层包括介质层10和设置在介质层10上的片状结构，该片状结构包括由导电材料制成的导电区域。图1示出了多层功能层中按照实施例一的一层功能层。在实施例一中，该层功能层的片状结构包括由导电材料制成的导电区域，此外还包括形成在该导电区域内的环形非导电区域。换句话说，该片状结构为矩形镂空环结构11。
[0028]应用实施例一的技术方案，多层功能层中至少一层功能层包括一个或多个片状结构，这样能够调节低通透波超材料的介电常数和磁导率，可以使得电磁波通过实施例一的低通透波超材料时，工作频段的电磁波能高效率穿透，有效地截止高于工作频段的电磁波，从而解决了天线罩对工作频段外的电磁波抑制效果不好的问题，进而达到了增强对工作频段外的电磁波的抑制的效果。
[0029]实施例一的低通透波超材料能够对L波段的电磁波起到了很好的透波作用。矩形镂空环结构11可以使用任意金属材料制成，例如金、银或铜或几种金属的混合物。也可以使用任何导电的非金属材料制成。所使用的任意金属材料的原始形态可以是固体、液体、流状体或粉状物。当然，实施例一中的片状结构也可以为其他形状的镂空结构，比如圆形镂空环结构或椭圆形镂空环结构，镂空的环形非导电区域也可以包括多个环形非导电区域。这些环形非导电区域彼此不相交或重叠。
[0030]为了进一步扩大实施例一的低通透波超材料所能够透过的电磁波的波段，如图2所示，介质层10具有相对的两个表面，所述两个表面上均设置有所述片状结构，即方形镂空环结构11。介质层10优选为正方形。
[0031]在实施例一中，各结构参数如下:介质层10的相对介电常数为2.8，厚度为6mm，长度和宽度均为5.3mm ;方形镂空单环结构11的外边缘的长度和宽度为2.5mm,内边缘的长度和宽度为2.3mm，厚度为0.018mm，也就是说，片状结构的厚度为0.018mm，方形镂空环结构11由液态银制成。
[0032]图3示出了实施例一的低通透波超材料的S21参数仿真曲线示意图。如图3所示，图中横轴为天线的工作频率，纵轴为S21参数。其中天线的工作频率的单位为GHz，S21参数的单位为dB。从图中可以看出当天线的电磁波辐射到上述实施例中的带阻滤波超材料时的S21参数仿真结果。电磁波照射到实施例一的仿真结果示出，电磁波