低通透波超材料、天线罩及天线系统的制作方法_2

文档序号:9218915阅读:来源:国知局
的损耗S21的透波率值不仅在L波段内基本接近OdB,而且在频段8.5GHz内都基本接近OdB,表示电磁波透波率很高。实现了对低频的电磁波透射的性能要求。
[0033]如图4所示,在实施例二的低通透波超材料与实施例一的区别在于,在实施例二中,片状结构为矩形环。这样,实施例二的低通透波超材料同样能够提高L波段的电磁波的透波率,此外,当电磁波的入射角度为0°至30°度时,实施例二的低通透波超材料对4至18GHz波段内的电磁波会产生抑制作用,防止4至18GHz波段内的电磁波透过实施例二的低通透波超材料。
[0034]如图4所示,在实施例二中,片状结构为矩形环12。这样,使得L波段的电磁波的透波性能更稳定。
[0035]如图4所示,在实施例二中,矩形环12为四个,四个矩形环12彼此间隔设置。当然,方形环12的数量不限于四个,可以根据现场需要具体确定。此外,为了方便将片状结构设置在介质层10上,先将片状结构附在softH层上,softH层相当于片状结构的载体,再将softH层设置在介质层10以实现片状结构设置在介质层10上。介质层10优选为FR4基板。优选地,片状结构设置在两层介质层10之间。矩形环12由铜制成。
[0036]在实施例二中,各结构参数如下:介质层10的长度和宽度均为4.5mm,厚度为0.9mm,相对介电常数为3.15,损耗正切值为0.005 ;方形环12的厚度为0.018mm,方形环12的外边长为4.1mm,内边长为3.3mm,也就是说,方形环12的宽度为0.4mm ;四个方形环12呈矩阵状排布,相邻两个方形环12的间距为0.4mm ;softH层的相对介电常数为3.2,厚度为0.025mm。实施例二的低通透波超材料的总厚度为1.843mm。
[0037]图5至图8示出了实施例二的低通透波超材料在电磁波入射角为0°至30°时的TE模的Sll和S21参数仿真曲线示意图。
[0038]图9至图12示出了实施例二的低通透波超材料在电磁波入射角为0°至30°时的TM模的Sll和S21参数仿真曲线示意图。
[0039]在图5至图12中,图中横轴为天线的工作频率,纵轴为Sll和S21参数。其中天线的工作频率的单位为GHz,Sll和S21参数的单位为dB。从图中可以看出,当天线的电磁波包括TE模(英文名TE mode,表示在波导中,电场的纵向分量为零,而磁场的纵向分量不为零的传播模式)和TD模(英文名TM mode,表示在波导中,磁场的纵向分量为零,而电场的纵向分量不为零的传播模式)辐射到实施例二中的低通滤波超材料时的Sll和S21参数仿真结果。在图5至图12中,Sll参数为图中示出的从左向右的第一根曲线,S21参数为图中示出的从左向右的第二和第三根曲线。
[0040]从上述图中可以看出,S21 (透波率值)在L波段的数值很高,在4至18GHz波段的数值很低;sil (反射波值)在L波段的数值很低,在4至18GHz波段的数值很高,也就是说,4至18GHz波段的电磁波基本被实施例二的低通透波超材料反射回去了。上述数据表明,实施例二的低通透波超材料对L波段的电磁波具有很高的透波性能,对4至18GHz波段内的电磁波会产生很强的抑制作用。此外,由于TE模和TM模的曲线走势基本相同,因此,实施例二的低通透波超材料的透波性能比较稳定。
[0041]如图13和图14所示,实施例三的低通透波超材料与实施例二的区别在于,在实施例三中,功能层为三层,其中第一层功能层的片状结构为矩形片。第二和第三功能层的片状结构为直线形成的十字型的变形结构。第一层功能层位于第二和第三功能层之间。十字型的变形结构包括导电条21以及与导电条21相交的导电条22,上述结构使得不论电磁波的入射角度为多少,实施例三的低通透波超材料能够对L波段的电磁波起到透波作用,同时对L波段之外的电磁波产生抑制作用。
[0042]如图13所示,在实施例三中,第一层功能层的导电片为矩形片13。这样,增强了对L波段之外的电磁波的抑制作用。
[0043]如图14所示,在实施例三中,导电条21的中部与导电条22的中部相连接。这样,能够对L波段之外的电磁波起到更好的抑制作用。当然,作为可行的实施方式,也可以将导电条21的一个端部与导电条22的中部或一个端部连接。
[0044]如图14所示,在实施例三中,片状结构还包括两个导电条23和两个导电条24。两个导电条23与导电条21的两端对应连接。两个导电条24与导电条22的两端对应连接。这样,提高了对L波段的电磁波的透波性能。
[0045]如图14所示,在实施例三中,各导电条23均与导电条22平行,各导电条24均与导电条21平行。这样,对L波段的电磁波起到了更好的透波作用。
[0046]如图14所示,在实施例三中,各导电条23的中部与导电条21连接,各导电条24的中部与导电条22连接。这样,对L波段的电磁波起到更好的透波作用。优选地,各导电条23与各导电条24的长度相等。
[0047]如图14所示,在实施例三中,导电条21与导电条22相垂直。这样,对L波段之外的电磁波具有更强的抑制作用。当然,作为可行的实施方式,导电条21与导电条22可以形成小于90°的夹角。优选地,导电条21与导电条22的长度相等。
[0048]如图14所示,在实施例三中,导电条21与导电条22 —体成型,第二和第三功能层的片状结构的各部分厚度相等。也就是说,导电条21与导电条22相连接处的厚度与其他部分的厚度相等。这样,节省了片状结构所使用的金属材料,降低了生产成本。
[0049]如图15所示,低通透波超材料的各结构的叠层次序依次为:十字型的变形结构、介质层10、矩形片13、介质层10以及十字型的变形结构。此外,为了方便将十字型的变形结构和矩形片13设置在介质层10上,先将十字型的变形结构和矩形片13分别附在softH层上,softH层相当于十字型的变形结构和矩形片13的载体,再将softH层设置在介质层10上。介质层10优选为FR4基板。十字型的变形结构和矩形片13均由铜制成。
[0050]为了保护第二层和第三层功能层,实施例三的低通透波超材料还包括两层保护板30,如图15所示,实施例三的低通透波超材料的各结构的叠层次序依次为:保护板30、十字型的变形结构、介质层10、矩形片13、介质层10、十字型的变形结构以及保护板30。保护板30优选为FR4基板。作为可行的实施方式,相邻的两层功能层之间可以设有夹层,夹层优选为泡沫。
[0051]在实施例三中,各结构参数如下:介质层10的长度和宽度均为14mm,厚度为0.8mm,相对介电常数为3.15,损耗正切值为0.005 ;十字型的变形结构和矩形片13的厚度均为0.018mm,矩形片13的长度和宽度均为10.4mm,也就是说,矩形片13的长度和宽度均为10.4mm ;softH层的相对介电常数为3.2,厚度为0.025mm ;保护板30的长度和宽度均为14mm,厚度为0.12mm,相对介电常数为3.15,损耗正切值为0.005 ;实施例三的低通透波超材料的总厚度为1.972mm。
[0052]如图16所示,图中横轴为天线的工作频率,纵轴为Sll和S21参数。其中天线的工作频率的单位为GHz,Sll和S21参数的单位为dB。Sll参数为图中示出的从
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