高通滤波超材料、天线罩和天线系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及滤波材料领域，具体而言，涉及一种高通滤波超材料、天线罩和天线系统。
【背景技术】
[0002]一般地，天线都会设置有天线罩，用于保护天线不受风雨、冰雪等的环境影响。现有天线罩基本是纯材料天线罩，只起到保护天线的作用，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。另外，普通的纯材料天线罩在宽带宽角内的透波特性较差，影响天线性能，且通带外的截止特性偏差，对天线的工作频段外的信号难以达到良好的抑制特性。
[0003]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】
[0004]本发明的主要目的在于提供一种高通滤波超材料、天线罩和天线系统，以解决对天线工作频段外的电磁波抑制效果不好的问题。
[0005]为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种高通滤波超材料，包括叠置的至少三个导电几何结构层，所述至少三个导电几何结构层中的至少一个包括网格状的导电几何结构；和多个介质层，每个介质层分别设置在两个相邻导电几何结构层之间，其中，该高通滤波超材料的导电几何结构层和介质层使得该高通滤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高通滤波超材料时，工作频段内的电磁波穿透该高通滤波超材料，而低于工作频段的电磁波被截止。
[0006]为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种天线罩，该天线罩包括上述闻通滤波超材料。
[0007]为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种天线系统，该天线系统包括天线和上述天线罩，天线罩罩设在天线上。
[0008]应用本发明的技术方案，高通滤波超材料包括叠置的至少三个导电几何结构层，所述至少三个导电几何结构层中的至少一个包括网格状的导电几何结构；和多个介质层，每个介质层分别设置在两个相邻导电几何结构层之间，通过采用多个介质层，以及根据介质层调整结构层中的导电几何结构，以调节高通滤波超材料的介电常数和磁导率，可以使得天线发射或者接收电磁波时，通过本发明实施例中提供的高通滤波超材料，工作频段的电磁波能高效率穿透，有效地截止低于工作频段的电磁波，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是根据本发明实施例的高通滤波超材料的剖视图；
[0011]图2是根据本发明实施例的十字型结构的示意图；
[0012]图3是根据本发明实施例的一排十字型结构的示意图；
[0013]图4是根据本发明实施例的一列十字型结构的示意图；
[0014]图5是根据本发明实施例的网格状排列的十字型结构的示意图；
[0015]图6是根据本发明实施例的耶路撒冷十字型结构的示意图；
[0016]图7是根据本发明第一实施例的高通滤波超材料的示意图；
[0017]图8是根据本发明第一实施例的高通滤波超材料的S21参数仿真曲线示意图；
[0018]图9是根据本发明第二实施例的高通滤波超材料的示意图；以及
[0019]图10是根据本发明第二实施例的高通滤波超材料的S21参数仿真曲线示意图。
【具体实施方式】
[0020]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。
[0021]本发明实施例提供了一种高通滤波超材料，图1是根据本发明实施例的高通滤波超材料的剖视图。如图1所示，该超材料包括至少三个导电几何结构层10，至少三个导电几何结构层10中的至少一个包括网格状的导电几何结构；和多个介质层20，每个介质层分别设置在两个相邻导电几何结构层10之间。优选的，至少部分导电几何结构中设置有导电线材，其中，介质层20具有一定的机械强度，介质层20可以采用聚四氟乙烯等物理材料，也可以采用其他的非金属物理材料例如陶瓷等。导电几何结构为具有导电性能的几何结构，该导电几何结构可以是具有导电性的十字型的几何结构。导电几何结构可以采用金属材料，如金、银、铜等等，也可以采用非金属材料，如石墨等。导电几何结构的十字型结构包括十字型变形后的形状，例如耶路撒冷十字型等。
[0022]通过本发明实施例，将导电几何结构10置于介质层20上，通过采用不同的介质层20，以及根据不同的介质层20调整导电几何结构10中的网格状导电几何结构，以调节高通滤波超材料的介电常数和磁导率，可以使得在天线的电磁波透过本发明实施例中提供的高通滤波超材料时，工作频段内的电磁波能高效率穿透，低于工作频段的电磁波被有效地截止。
[0023]优选地，本发明实施例的高通滤波超材料中多个网格状的导电几何结构可以是周期性排布，也可以是非周期性排布，可以根据天线工作频率进行调整，其中，周期性排布和非周期性排布的排布规律均可以根据天线的工作参数进行调整，以实现电容和电感的调节。
[0024]进一步地，周期性排布或者非周期性排布的多个网格状的导电几何结构可以为三角形、四边形、五边形、六边形、圆形、以及椭圆形中至少一种。其中，网格状的导电几何结构可以是封闭的，也可以是开口的。多个网格状的导电几何结构可以是平面结构也可以是立体结构，导电几何结构为平面结构时，导电线材位于多个网格状的导电几何结构内；网格状的导电几何结构为立体结构时，导电线材与多个网格状的导电几何结构位于不同的平面。
[0025]其中，导电线材与网格状的导电几何结构可以电性隔绝，导电线材包括直线或者曲线形成的十字型、一字型、雪花型、以及十字型的变形结构。导电线材可以是直线形成的十字型、一字型、雪花型以及十字型的变形结构中任意一种结构，也可以是其中的任意几种的组合。其中，十字型的变形结构可以是耶路撒冷十字形结构。
[0026]导电几何结构可以为金属导电几何结构，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。通过本实施例，采用金属导电几何结构，能够使高频段的电磁波更易穿透高通滤波超材料。
[0027]优选地，介质层20可以为复合材料基板或陶瓷基板。其中，复合材料可以是热固性材料，也可以是热塑性材料。复合材料为包含纤维、泡沫和/或蜂窝的一层或者多层结构。复合材料含有增强材料，该增强材料为纤维、织物或者粒子中的至少一种。一般来说，介质层的介电常数ε应该满足:1 < ε <5。
[0028]介质层20具有一定的机械强度，将该高通滤波超材料应用于天线罩时，能够起到一定的保护作用，不同尺寸的导电几何结构能够对天线的电磁波起到高通频选作用，提高了天线罩对工作频段外的电磁波的抑制效果，尤其是提高了电线工作频率外的低频段的电磁波的抑制特性。
[0029]本发明实施例的介质层为多层介质层，在多层介质层上分别设置有导电几何结构。其中，多层介质层20中任意两个上下层之间可以是相对设置，也可以是错开设置。
[0030]优选地，不同介质层上导电几何结构之间或者同一介质层20上的导电几何结构形状、大小、线宽、以及间距相同或者不同。不同的导电几何结构10之间的形状、大小、线宽、以及间距可以相同也可以不同，也可以是其中任意一个量相同或者任意几个量相同，同一介质层20之间的导电几何结构同理。另外，不同导电几何结构10之间或者同一导电几何结构10的导电线材的形状大小、线宽、以及间距相同或者不同。
[0031]将本发明实施例提供的高通滤波超材料用于天线罩中，由于天线罩在设计制作时，根据天线的形状的不同，其结构形状也会不同，这