超材料滤波结构及具有其的超材料天线罩和天线系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及天线滤波领域，具体而言，涉及一种超材料滤波结构及具有其的超材料天线罩和天线系统。
【背景技术】
[0002]一般情况下，天线系统都会设置有滤波结构。滤波结构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會K。
[0003]现有技术中的滤波结构是由纯材料制成，纯材料的透波性能比较均一，工作频段内或相邻频段均透波，造成天线无法对工作频段以外的电磁波进行有效抑制，使得工作频段外的透波容易干扰天线的正常工作。而且，现有技术中不具有当TE波(直向波)入射时产生低通透波功能，而当TM波(横向波)入射时被反射而无法透波的滤波结构。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的主要目的在于提供一种超材料滤波结构及具有其的超材料天线罩和天线系统，以解决现有技术中超材料滤波结构对工作频段外的电磁波的抑制效果差的问题，并且使入射该超材料滤波结构的工作频段的TE波产生低通透波功能，而使工作频段的TM波无法透波。
[0005]为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种超材料滤波结构，包括:基板；设置在基板上的多层导电几何结构层，各层导电几何结构层之间间隔设置，其中，各导电几何结构层包括多个网状结构件和多个连接件，各导电几何结构层的多个网状结构件分成多个网状结构排，每个网状结构排中的相邻两个网状结构件之间通过连接件导电连接，相邻的两层导电几何结构层的网状结构排中的网状结构件的投影至少部分重合。
[0006]进一步地，多个网状结构件呈矩形阵列分布，且连接件连接在同一层导电几何结构层的同一网状结构排的相邻两个网状结构件的相对两条边的中部。
[0007]进一步地，多层导电几何结构层包括第一导电几何结构层、第二导电几何结构层和第三导电几何结构层，第一导电几何结构层的各网状结构件的几何中心、第二导电几何结构层的相应网状结构件的几何中心与第三导电几何结构层的相应的网状结构件的几何中心三者相对设置。
[0008]进一步地，第一导电几何结构层的网状结构件、第二导电几何结构层的网状结构件和第三导电几何结构层的网状结构件均为矩形网格的网状结构件。
[0009]进一步地，第一导电几何结构层的网状结构件为三行三列分布的九格网状结构。
[0010]进一步地，第一导电几何结构层的网状结构件的外轮廓具有长边和短边，该长边的边长为 LI，该短边的边长为 L2，9.0mm ^ LI ^ 12.0mm, 1.0mm ^ L2 ^ 3.0mm。[0011 ] 进一步地，第二导电几何结构层的网状结构件为田字形网状结构。
[0012]进一步地，第二导电几何结构层的网状结构件的外轮廓具有长边和短边，该长边的边长为 L3，该短边的边长为 L4，10.0mm ^ L3 ^ 13.0mm, 1.5mm ^ L4 ^ 3.5_。
[0013]进一步地，第三导电几何结构层的网状结构件为四行四列分布的十六格网状结构。
[0014]进一步地，第三导电几何结构层的网状结构件的外轮廓具有长边和短边，该长边的边长为 L5，该短边的边长为 L6，ll.0mm^ L5 ^ 15.0mm, 2.0mm ^ L6 ^ 4.0_。
[0015]进一步地，基板包括第一蜂窝基板和第二蜂窝基板，第一蜂窝基板设置在第一导电几何结构层与第二导电几何结构层之间，第二蜂窝基板设置在第二导电几何结构层与第三导电几何结构层之间。
[0016]进一步地，基板还包括第一预浸料基板、第二预浸料基板、第三预浸料基板、第四预浸料基板、第五预浸料基板和第六预浸料基板，第一导电几何结构层夹设在第一预浸料基板与第二预浸料基板之间，第二导电几何结构层夹设在第三预浸料基板与第四预浸料基板之间，第三导电几何结构层夹设在第五预浸料基板与第六预浸料基板之间。
[0017]进一步地，第二预浸料基板与第一蜂窝基板之间、第一蜂窝基板与第三预浸料基板之间、第四预浸料基板与第二蜂窝基板之间以及第二蜂窝基板与第六预浸料基板之间均具有粘结层。
[0018]根据本实用新型的另一方面，提供了一种超材料天线罩，包括前述的超材料滤波结构。
[0019]根据本实用新型的另一方面，提供了一种天线系统，包括前述的超材料天线罩。
[0020]应用本实用新型的技术方案，该超材料滤波结构的各层导电几何结构层由多个连接件和多个网状结构件组成，多个网状结构件形成多个网状结构排，每个网状结构排的网状结构件之间通过连接件依次导电连接，其中，相邻的两层导电几何结构层的网状结构件的投影至少部分重合。这样的超材料滤波结构能够调节滤波的介电常数和磁导率，使得电磁波通过该超材料滤波结构时，工作频段的电磁波能高效率地穿透，非工作频段的电磁波能够有效地被截止，从而解决了超材料滤波结构对工作频段外的电磁波的抑制效果差的技术问题。同时，该超材料滤波结构使得入射的工作波段的TE波能够低通滤波的透波功能，而入射的工作频段的TM波会被反射而无法透波。
【附图说明】
[0021]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0022]图1示出了根据本实用新型的超材料滤波结构的实施例的剖视结构示意图；
[0023]图2示出了图1的一处网状结构件的分布结构示意图；
[0024]图3示出了图1的局部网状结构件和连接件的分布结构示意图；
[0025]图4示出了本实用新型的超材料滤波结构的实施例的TE波透波效果曲线图；
[0026]图5示出了本实用新型的超材料滤波结构的实施例的TM波透波效果曲线图。
[0027]其中，上述附图包括以下附图标记:
[0028]10、基板；11、第一蜂窝基板；
[0029]12、第二蜂窝基板；13、第一预浸料基板；
[0030]14、第二预浸料基板；15、第三预浸料基板；
[0031]16、第四预浸料基板；17、第五预浸料基板；
[0032]18、第六预浸料基板；20、导电几何结构层；
[0033]201、第一导电几何结构层；202、第二导电几何结构层；
[0034]203、第三导电几何结构层；21、网状结构件；
[0035]22、连接件；30、粘结层。
【具体实施方式】
[0036]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实用新型。
[0037]如图1至图3所示，本实施例提供了一种超材料滤波结构，该超材料滤波结构包括基板10和多层导电几何结构层20。多层导电几何结构层20设置在基板10上，多层导电几何结构层20之间间隔设置，其中，各导电几何结构层20包括多个网状结构件21和多个连接件22，各导电几何结构层20的多个网状结构件21分成多个网状结构排，每个网状结构排中的相邻两个网状结构件21之间通过连接件22导电连接，相邻的两层导电几何结构层20的网状结构排中的网状结构件21的投影至少部分重合。
[0038]这样的超材料滤波结构能够调节滤波的介电常数和磁导率，使得电磁波通过该超材料滤波结构时，工作频段的电磁波能高效率地穿透，非工作频段的电磁波能够有效地被截止，从而解决了超材料滤波结构对工作频段外的电磁波的抑制效果差的技术问题。同时，该超材料滤波结构使得入射的工作波段的TE波(即直向波)能够低通滤波的透波功能，而入射的工作频段的TM波(即横向波)会被反射而无法透波。
[0039]在本实施例中，多个网状结构件21呈矩形阵列分布，且连接件22连接在同一层导电几何结构层20的同一网状结构排的相邻两个网状结构件21的相对两条边的中部。
[0040]导电几何结构层20可以使用任意导电材料，可以是金属材料，例如金、银或铜或几种金属的混合物，优选铜，所使用的金属材料的原始形态可以是固体、液体、流状体或粉状物；也可以是非金属材料，如导电油墨。当导电几何结构层20为金属材料时，可以利用焊接的方式将网状结构件21与连接件22连接。
[0041]再次结合参见图1至图3所示，多层导电几何结构层20包括第一导电几何结构层201、第二导电几何结构层202和第三导电几何结构层203，第一导电几何结构层201的各网状结构件21的几何中心、第二导电几何结构层202的相应网状结构件21的几何中心与第三导电几何结构层203的相应的网状结构件21的几何中心三者相对设置，也就是说，三个中心点在同一直线上，并且第一导电几何结构层201、第二导电几何结构层202以及第三导电几何结构层203中的任意一层均垂直于该直线。
[0042]优选地，第一导电几何结构层201的网状结构件21、第二导电几何结构层202的网状结构件21和第三导电几何结构层203的网状结构件21均为矩形网格的网状结构件。
[0043]在本实施例中，第一导电几何结构层201的网状结构件21为三行三列分布的九格网状结构(即该网状结构件21为九宫格网格形状)，第二导电几何结构层202的网状结构件21为田字形网状结构；第三导电几何结构层203的网状结构件21为四行四列分布的十六格网状结构。
[0044]如图2所示，第一导电几何结构层201的网状结构件21的外轮廓具有长边和短边，该长边的边长为LI，该短边的边长为L2，9.0mm ^ LI ^ 12.0mm, 1.0mm ^ L2 ( 3.0mm,在本实施例中，LI = 10.6mm，L2 = 1.6mm。第二导电几何结构层202的网状结构件21的外轮廊具有长边和短边，该长边的边长为L3，该短边的边长为L4，10.0mm L3 13.0mm,
1.5mm ^ L4 ^ 3.5mm，在本实施例中，L3 = 11.2mm，L4 = 2.2mm。第三导电几何结构层203的网状结构件21的外轮廓具有长边和短边，该长边的边长为L5，该短边的边长为L6，11.0mm < L5 < 15.0mm，2.0mm < L6 < 4.0mm，在本实施例中，L5 = 13.0mm，L6 = 2.8mm。
[0045]在本实施例中，第一导电几何结构层201上的相邻两个网状结构排的相邻网状结构的相对两边的距离范围在2