超材料及天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種超材料及天線，該超材料設(shè)置于天線輻射方向上，包括：第一子部件，該第一子部件包括一層或多層片層，其中，每一片層均具有電諧振和/或磁諧振的微結(jié)構(gòu)，上述微結(jié)構(gòu)均勻周期排布在片層上，用于隨入射波角度的改變而改變透波率與相移。通過(guò)本發(fā)明提供的技術(shù)方案，能夠在不對(duì)天線本身結(jié)構(gòu)進(jìn)行改動(dòng)也不犧牲某些參數(shù)的前提下提高天線的方向性系數(shù)同時(shí)降低其副瓣。
【專利說(shuō)明】超材料及天線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，具體而言，涉及一種超材料及天線。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的在天線技術(shù)中，提高方向性系數(shù)和降低副瓣是兩個(gè)重要的研究課題。方向性系數(shù)是用來(lái)表示天線向某一個(gè)方向集中輻射電磁波程度(即方向性圖的尖銳程度)的一個(gè)參數(shù)，在中波和短波波段，方向性系數(shù)約為幾到幾十；在米波范圍內(nèi)，約為幾十到幾百；而在厘米波波段，則可高達(dá)幾千，甚至幾萬(wàn)，方向性系數(shù)越高天線的性能越好。而副瓣則可以表征線功率輻射是否集中，副瓣是相對(duì)于主瓣而言的，主瓣寬度越小，方向圖越尖銳，表示天線輻射越集中，降低副瓣可以有效的增加主瓣寬度，使天線輻射更加集中，從而提高天線性能。
[0003]現(xiàn)有的技術(shù)多為通過(guò)改變天線本身的結(jié)構(gòu)來(lái)提高方向性系數(shù)、降低副瓣，因此需要重新設(shè)計(jì)天線、或提高加工工藝精度。對(duì)于相控陣天線來(lái)說(shuō)，還可以以降低增益為代價(jià)，通過(guò)對(duì)所有通道進(jìn)行幅度加權(quán)來(lái)實(shí)現(xiàn)降低副瓣的目的。這些方法或需要對(duì)天線本身結(jié)構(gòu)進(jìn)行改動(dòng)，不易實(shí)現(xiàn)，或需要犧牲某些參數(shù)，得不償失。目前現(xiàn)有技術(shù)中缺乏一種既不需要對(duì)天線本身結(jié)構(gòu)進(jìn)行改動(dòng)也不需要犧牲某些參數(shù)就可以提高方向性系數(shù)同時(shí)降低副瓣的方案。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明提供了一種超材料及天線，能夠在不對(duì)天線本身結(jié)構(gòu)進(jìn)行改動(dòng)也不犧牲某些參數(shù)的前提下提高天線的方向性系數(shù)同時(shí)降低其副瓣。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種超材料，，設(shè)置于天線輻射方向上，包括:第一子部件，所述第一子部件包括一層或多層片層，其中，每一片層均具有電諧振和/或磁諧振的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)均勻周期排布在所述片層上，用于隨入射波角度的改變而改變透波率與相移。
[0006]所述第一子部件片層中的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)在E面方向上，等效為負(fù)介電常數(shù)與正磁導(dǎo)率，表現(xiàn)為電表面等離激元；和/或在H面方向上，等效為正介電常數(shù)和負(fù)磁導(dǎo)率，表現(xiàn)為磁表面等離激元。
[0007]所述第一子部件片層中的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為磁諧振導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)，等效為磁各向異性材料，其等效介電常數(shù)為正且?1，等效磁導(dǎo)率〈0，呈現(xiàn)磁表面等離激元效應(yīng)。
[0008]所述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為帶有開口諧振環(huán)的磁諧振金屬導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)。
[0009]所述第一子部件片層中的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為電諧振導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)，等效為電各向異性材料，其等效介電常數(shù)〈0，等效磁導(dǎo)率為正且?1，呈現(xiàn)電表面等離激元效應(yīng)。
[0010]所述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為帶/線狀、間斷線、“工”字型、或S型的電諧振金屬導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)。
[0011]所述第一子部件片層的成板形式為以下之一:單層基板單面覆銅蝕刻、單層基板雙面覆銅蝕刻、多層基板單面或雙面覆銅蝕刻層疊。
[0012]所述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的各方向晶格尺寸范圍為:十分之一波長(zhǎng)至四分之一波長(zhǎng)。
[0013]所述第一子部件片層上的導(dǎo)電集合結(jié)構(gòu)包括:雙面蝕刻在介質(zhì)基板上的相互正交的ELC結(jié)構(gòu)(Electric Field Driven LC Resonator,電諧振結(jié)構(gòu))或雙向iELC結(jié)構(gòu)(Isotropic Electric Field Driven LC Resonator,各向同性電諧振結(jié)構(gòu))。
[0014]所述超材料還包括:第二子部件，疊設(shè)于所述第一子部件前方或后方，所述第二子部件包括一層或多層片層，其中，每一片層均具有非周期性排布的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)在所述片層上的拓?fù)錆u變使得該片層的等效介電常數(shù)和磁導(dǎo)率在該片層平面上呈現(xiàn)非均勻分布，用于調(diào)節(jié)天線輻射近場(chǎng)的相位分布。
[0015]所述第二子部件片層上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的排布方式為:將所述第二子部件片層剖面上的折射率分布與所述第二子部件片層上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)過(guò)程中的色散曲線對(duì)應(yīng)起來(lái)，得到所述剖面上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)排布，再將所述剖面上的所述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)排布做橫向延拓，得到所述第二子部件片層正面上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)排布，其中，所述剖面上各點(diǎn)處的折射率分布計(jì)算公式為:
[0016]n=nmin+(phaseO(y) - min(phaseO))/360*λ (il.7GHz)/D,
[0017]其中，η為折射率，nmin為最小折射率，phaseO (y)為坐標(biāo)為y處的相位，min (phaseO)為最小相位，λ (il.7GHz為頻率為1.7GHz時(shí)的波長(zhǎng)，D為厚度。所述第二子部件片層的剖面上呈現(xiàn)中心處損耗小、兩端損耗大的損耗分布曲線。
[0018]所述第一子部件的片層中，至少有一層前后兩面上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)是非對(duì)稱的，其中，所述非對(duì)稱的形式包括以下至少之一:導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為同種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，細(xì)節(jié)尺寸相同，但排列方式不同；導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為同種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但參數(shù)不同，所述參數(shù)包括以下至少之一:外形尺寸、線寬、縫隙開口寬度、電容結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度；導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)屬于不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0019]所述第一子部件的片層中，每一層前后兩面上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)完全相同，但至少有兩層的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)是非對(duì)稱的，其中，所述非對(duì)稱的形式包括以下至少之一:至少兩層上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為同種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、細(xì)節(jié)尺寸相同，但導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的排列方式不同；至少兩層上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為同種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但參數(shù)不同，所述參數(shù)包括以下至少之一:外形尺寸、線寬、縫隙開口寬度、電容結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度；至少兩層上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)屬于不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0020]所述第一子部件的片層中，至少有一層前后兩面上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)是非對(duì)稱的，且至少有兩層的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)是非對(duì)稱的，其中，一層前后兩面上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)非對(duì)稱的形式包括以下至少之一:導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為同種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，細(xì)節(jié)尺寸相同，但排列方式不同；導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為同種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但參數(shù)不同，所述參數(shù)包括以下至少之一:外形尺寸、線寬、縫隙開口寬度、電容結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度；導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)屬于不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；至少有兩層的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)非對(duì)稱的形式包括以下至少之一:至少兩層上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為同種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、細(xì)節(jié)尺寸相同，但導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的排列方式不同；至少兩層上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為同種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但參數(shù)不同，所述參數(shù)包括以下至少之一:外形尺寸、線寬、縫隙開口寬度、電容結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度；至少兩層上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)屬于不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0021]上述超材料可設(shè)置于通信系統(tǒng)、飛行器、或者運(yùn)輸工具的天線輻射方向上。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供了一種天線，該天線的輻射方向上設(shè)置有以上任意一種超材料。
[0023]通過(guò)本發(fā)明的技術(shù)方案，提供了一種可以直接設(shè)置在天線輻射方向上的超材料及設(shè)置了該超材料的天線，該超材料具有一層或多層片層，每一片層均具有特殊人造導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)，使該超材料具有隨入射波角度的改變而改變透波率與相移能力，從而可以調(diào)節(jié)口徑面上的幅相分布，在不對(duì)天線本身結(jié)構(gòu)進(jìn)行改動(dòng)也不犧牲某些參數(shù)的前提下，實(shí)現(xiàn)了降低主平面副瓣、提高方向性系數(shù)的功能。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0024]此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0025]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的超材料應(yīng)用示意圖
[0026]圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)例一的ELC結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0027]圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)例一的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的等效介電常數(shù)曲線；
[0028]圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)例一的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的等效磁導(dǎo)率曲線；
[0029]圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)例一的透波率隨入射波角度不同的變化曲線；
[0030]圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)例一的相移能力隨入射波角度不同的變化曲線；
[0031]圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)例一的實(shí)測(cè)俯仰面方向圖對(duì)比圖；
[0032]圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)例二的“工”字型的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)及電場(chǎng)的入射方向的示意圖；
[0033]圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)例二的透波率隨入射波角度不同的變化曲線；
[0034]圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)例二的正入射仿真副瓣壓制效果圖；
[0035]圖11是根據(jù)本發(fā)明實(shí)例二的俯仰面相掃圖；
[0036]圖12是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的第一種相互正交的ELC結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖13是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的第二種相互正交的ELC結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖14是根據(jù)本發(fā)明實(shí)例三的相互正交的ELC結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖15是根據(jù)本發(fā)明實(shí)例三的方向性系數(shù)對(duì)比圖；
[0040]圖16是根據(jù)本發(fā)明實(shí)例四的加裝超材料前后的方向圖；
[0041]圖17是根據(jù)本發(fā)明實(shí)例四的加裝超材料前后的主瓣局部方向圖；
[0042]圖18是根據(jù)本發(fā)明實(shí)例四的超材料前表面位置處的相位曲線；
[0043]圖19是根據(jù)本發(fā)明實(shí)例四的超材料剖面上的折射率分布曲線；
[0044]圖20是根據(jù)本發(fā)明實(shí)例四的超材料疊層結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖21是根據(jù)本發(fā)明實(shí)例五的加裝超材料前后的方向圖；
[0046]圖22是根據(jù)本發(fā)明實(shí)例五的超材料縱剖面上介電損耗(或磁損耗)tan δ分布曲線.-^4 ，
[0047]圖23是根據(jù)本發(fā)明實(shí)例六的原陣列天線俯仰面方向圖；
[0048]圖24是根據(jù)本發(fā)明實(shí)例六的各波束加裝超材料前后的方向圖；
[0049]圖25是根據(jù)本發(fā)明實(shí)例六的超材料縱剖面上折射率分布n(y)實(shí)部曲線；
[0050]圖26是根據(jù)本發(fā)明實(shí)例六的超材料縱剖面上折射率分布n(y)虛部曲線；
[0051]圖27是根據(jù)本發(fā)明實(shí)例六的超材料疊層結(jié)構(gòu)(剖面)示意圖；
[0052]圖28是根據(jù)本發(fā)明實(shí)例七的加裝超材料前后的遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖；
[0053]圖29是根據(jù)本發(fā)明實(shí)例八的加裝超材料前后的遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖；
[0054]圖30是根據(jù)本發(fā)明實(shí)例九的加裝超材料前后的遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖；
[0055]圖31是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)片層前后兩面的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為同種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，細(xì)節(jié)尺寸相同，但排列方式不同的情況一；
[0056]圖32是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)片層前后兩面的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為同種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，細(xì)節(jié)尺寸相同，但排列方式不同的情況二 ；
[0057]圖33是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)片層前后兩面的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為同種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但參數(shù)不同的情況一；
[0058]圖34是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)片層前后兩面的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為同種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但參數(shù)不同的情況二 ；
[0059]圖35是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)片層前后兩面的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)屬于不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的情況；
[0060]圖36是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的至少兩層上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為同種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、細(xì)節(jié)尺寸相同，但導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的排列方式不同的情況；
[0061]圖37是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的至少兩層上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為同種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但參數(shù)不同的情況；
[0062]圖38是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的至少兩層上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)屬于不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的情況。
【具體實(shí)施方式】
[0063]下文中將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0064]本實(shí)施提供了一種設(shè)置于天線輻射方向上的超材料，參見(jiàn)圖1，該超材料可以有效地降低主平面副瓣、提高方向性系數(shù)，其包括:第一子部件，該第一子部件包括一層或多層片層，其中，每一片層均具有電諧振和/或磁諧振的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)，上述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)均勻周期排布在片層上，用于隨入射波角度的改變而改變透波率與相移。
[0065]優(yōu)選的，上述的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為特殊的人造結(jié)構(gòu)，具備以下特性:在E面方向上，等效為負(fù)介電常數(shù)與正磁導(dǎo)率，表現(xiàn)為電表面等離激元；和/或在H面方向上，等效為正介電常數(shù)和負(fù)磁導(dǎo)率，表現(xiàn)為磁表面等離激元。
[0066]優(yōu)選的，上述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)具有磁諧振性，可以等效成磁各向異性材料，用于優(yōu)化天線H面的副瓣，提高方向性系數(shù)，其等效介電常數(shù)為正且?1，等效磁導(dǎo)率〈0，呈現(xiàn)磁表面等離激元效應(yīng)。該導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)能隨H面入射波角度的改變而改變透波率與相移能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)口徑面幅相分布的調(diào)節(jié)，從而得到降低副瓣、提高方向性系數(shù)的效果。
[0067]具有上述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的超材料的片層的成板可以為單層基板單面覆銅蝕刻、單層基板雙面覆銅蝕刻、或多層基板(單面或雙面覆銅蝕刻)層疊的形式。
[0068]單一導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)單元的各方向晶格尺寸范圍為:十分之一波長(zhǎng)?四分之一波長(zhǎng);
[0069]單一導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為帶有開口諧振環(huán)的磁諧振金屬導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)，開口環(huán)的外形尺寸、線寬、開口的大小視所需要的諧振頻率、帶寬而定；改變晶格尺寸、開口環(huán)外形尺寸、開口大小將會(huì)顯著影響諧振頻率，改變線寬將會(huì)顯著影響帶寬。
[0070]下面通過(guò)實(shí)例一對(duì)上述優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)例采用的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為(降低H面副瓣的磁等離子體)ELC結(jié)構(gòu)。
[0071]所選用的ELC結(jié)構(gòu)如圖2所示，基板選用0.25mm厚PTFE (聚四氟乙烯)，雙面覆銅蝕刻(雙面蝕刻的形狀一致);第一子部件使用3層覆銅PTFE層疊，每?jī)蓪又g使用1mm厚的泡沫(介電常數(shù)1.057)作為間隔。
[0072]導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)單元的晶格尺寸為15.333mm*20.333mm, ELC的尺寸參見(jiàn)圖2。該導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的等效介電常數(shù)參見(jiàn)圖3 (3.lG,eps (介電常數(shù))=1.3 ;3.4G，印s=l.55)。該導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的等效磁導(dǎo)率參見(jiàn)圖4 (3.lG,mur (磁導(dǎo)率)=1.5 ;3.4G，mur=0.24)。將TEM波以不同角度入射到ELC結(jié)構(gòu)，并在全部過(guò)程中保持電場(chǎng)與ELC結(jié)構(gòu)中間的短桿平行、磁場(chǎng)與兩端電容方向平行，其透波率、相移能力隨入射波的角度改變而改變，如圖5、6所示。
[0073]當(dāng)俯仰面17°掃描時(shí)，實(shí)測(cè)的俯仰面方向圖對(duì)比圖，如圖7所示。
[0074]優(yōu)選的，上述的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)具有電諧振性，可以等效成電各向異性材料，可以優(yōu)化天線E面的副瓣，提高方向性系數(shù)，其等效介電常數(shù)〈0，等效磁導(dǎo)率為正且?1，呈現(xiàn)電表面等離激元效應(yīng)。該導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)能隨E面入射波角度的改變而改變透波率與相移能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)口徑面幅相分布的調(diào)節(jié)，從而得到降低副瓣、提高方向性系數(shù)的效果。
[0075]具有上述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的超材料的片層的成板可以為單層基板單面覆銅蝕刻、單層基板雙面覆銅蝕刻、或多層基板(單面或雙面覆銅蝕刻)層疊的形式。
[0076]單一導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)單元的各方向晶格尺寸范圍為:十分之一波長(zhǎng)?四分之一波長(zhǎng);
[0077]單一導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為帶/線狀、間斷線、“工”字型、或S狀(等)電諧振金屬導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)，線寬、線間間距、S外形尺寸視所需要的諧振頻率、帶寬而定；改變晶格尺寸、線間間距、“工”字型、S外形尺寸將會(huì)顯著影響諧振頻率，改變線寬將會(huì)顯著影響帶寬。
[0078]下面通過(guò)實(shí)例二對(duì)上述優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)例采用的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為(降低E面副瓣的電等離子體)“工”字型結(jié)構(gòu)。
[0079]“工”字型的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)形式如圖8所示，基板選用0.25mm厚PTFE，雙面覆銅蝕刻(雙面蝕刻的形狀一致);超材料使用3層覆銅PTFE層疊，每?jī)蓪又g使用1mm厚的泡沫(介電常數(shù)1.057)作為間隔。
[0080]導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)單元的晶格尺寸為16_*20_，“工”字型線寬0.5_，兩橫一豎長(zhǎng)度均為12mm,對(duì)應(yīng)不同入射角度的TEM波(一種電矢量和磁矢量都與傳播方向垂直的波),保持其磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)所在平面，電場(chǎng)的入射方向如圖8所示。其透波率隨入射波角度的不同而改變，如圖9所示。正入射時(shí)，仿真副瓣壓制效果如圖10所示，俯仰面相掃如圖11所示。
[0081]優(yōu)選的，第一子部件片層上的導(dǎo)電集合在結(jié)構(gòu)可以包括:雙面蝕刻在介質(zhì)基板上的相互正交的ELC結(jié)構(gòu)或雙向iELC結(jié)構(gòu)，即可以第一子部件片層的介質(zhì)基板上雙面蝕刻相互正交的ELC結(jié)構(gòu)或雙向iELC結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)可以同時(shí)降低兩個(gè)主平面的副瓣，提高方向性系數(shù)。優(yōu)選的，可采用圖12、13所示的結(jié)構(gòu)。
[0082]下面通過(guò)實(shí)例三對(duì)上述優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)例采用的相互正交的ELC結(jié)構(gòu)如圖14所示。
[0083]天線工作在14?14.5G的頻段，導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)選用單層0.25mm厚的PTFE雙面蝕刻iELC結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)晶格為7.8*7.8mm, iELC寬6.5mm，線寬0.5mm,四角電容間距Imm,長(zhǎng)4.4mm,如圖15所示。導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)置于天線口徑面前方120mm處,如圖15所示,方向性系數(shù)與原天線相比有大幅提高。
[0084]在上述方案的基礎(chǔ)上，還可以對(duì)超材料進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)，在第一子部件的基礎(chǔ)上增加第二子部件。優(yōu)選的，第二子部件，疊設(shè)于第一子部件前方或后方，第二子部件包括一層或多層片層，其中，每一片層均具有非周期性排布的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)在片層上的拓?fù)錆u變使得該片層的等效介電常數(shù)和磁導(dǎo)率在該片層平面上呈現(xiàn)非均勻分布，用于調(diào)節(jié)天線輻射近場(chǎng)的相位分布。利用非周期性排布的結(jié)構(gòu)性材料調(diào)節(jié)天線輻射近場(chǎng)的相位分布，即:利用材料所具有的等效介電常數(shù)、磁導(dǎo)率的非均勻排布，在天線輻射近場(chǎng)上以不同的相位延遲手段來(lái)實(shí)現(xiàn)相位調(diào)控、進(jìn)而達(dá)到優(yōu)化方向圖的目的。此第一子部件和第二子部件在天線輻射方向上前后層疊，組成復(fù)合超材料，實(shí)現(xiàn)降低方向圖副瓣、提高方向性系數(shù)的目的。
[0085]優(yōu)選的，第二子部件片層上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)包括以下至少之一:雪花型、十字型、工字型、卍字型等圖形，也可以是這些圖形的衍生形狀。
[0086]上述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的排布方式可以為:將第二子部件片層剖面上的折射率分布與第二子部件片層上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)過(guò)程中的色散曲線對(duì)應(yīng)起來(lái)，得到剖面上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)排布，再將剖面上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)排布做橫向延拓，得到第二子部件片層正面上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)排布，其中，剖面上各點(diǎn)處的折射率分布計(jì)算公式為:
[0087]n=nmin+ (phaseO (y) - min(phaseO))/360*λ (il.7GHz)/D,
[0088]其中，η為折射率，nmin為最小折射率，phaseO (y)為坐標(biāo)為y處的相位，min (phaseO)為最小相位，λ (il.7GHz為頻率為1.7GHz時(shí)的波長(zhǎng)，D為厚度。
[0089]優(yōu)選的，第二子部件片層的剖面上呈現(xiàn)中心處損耗小、兩端損耗大的損耗分布曲線。
[0090]下面通過(guò)實(shí)例四、五、六對(duì)上述優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
[0091]實(shí)例四主要是現(xiàn)單個(gè)主瓣的調(diào)節(jié)，提高主瓣電平，減小半波束角度。
[0092]等副同相線源陣工作在1.7GHz，線源長(zhǎng)度為529mm，歸一化方向圖如圖17、18所示，HPBff (半功率波束寬度)為17.29°。在線源陣前方、距離線源反射板104mm處加裝D=20mm厚與線源反射板等長(zhǎng)的超材料后，其歸一化方向圖如圖16、17所示，HPBW為
16.27°，半波束角度得到明顯的減小，天線主瓣方向性更強(qiáng)。
[0093]第二子部件片層內(nèi)部的折射率分布方式、導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)排布方式為:
[0094]天線主瓣方向?yàn)閦方向(輻射方向)，超材料前表面為χ-y平面，其中豎直方向?yàn)閥(超材料的中心位置標(biāo)記為y=0位置)，水平方向?yàn)閄 ;在原線源陣的近場(chǎng)幅相分布中，提取超材料前表面位置處的相位phaseO (y)(單位deg),如圖18所示。
[0095]導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):選取介電常數(shù)2.2、厚度0.125”(3.175mm)、銅層厚度1z(35 μ m)的F4b (Rogers RT5880，一種基材產(chǎn)品型號(hào))作為基板，導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)類型為雪花型，晶格大小16mm，線寬1.2mm，隨導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)其允許的折射率范圍為1.483?3.569，介電損耗不超過(guò)0.0008。
[0096]剖面上的折射率分布:剖面上各點(diǎn)處的折射率分布計(jì)算公式:
[0097]n=nmin+ (phaseO (y) - min(phaseO))/360*λ (il.7GHz)/D,
[0098]其中，n為折射率，nmin為最小折射率，phaseO (y)為坐標(biāo)為y處的相位，min (phaseO)為最小相位，λ (il.7GHz為頻率為1.7GHz時(shí)的波長(zhǎng)，D為厚度。
[0099]計(jì)算得到的剖面折射率分布如圖19所示.
[0100]正面上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)排布:將剖面上的折射率分布與導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)過(guò)程中的色散曲線對(duì)應(yīng)起來(lái)，得到剖面上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)排布，再將剖面上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)排布做橫向延拓(平移)，得到正面上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)排布。
[0101]疊層結(jié)構(gòu):共7層F4b (Rogers RT5880)(厚度0.125”(含銅厚)、銅層厚度1z),6層線路，各層線路均與超材料正面上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)排布方式相同，如圖20所示。
[0102]實(shí)例五主要是實(shí)現(xiàn)副瓣的調(diào)節(jié)(降低副瓣電平):
[0103]等副同相線源陣工作在10GHz，線源長(zhǎng)度為270mm，歸一化方向圖如圖21所示。在線源陣前方、距離線源反射板15mm處加裝D=3mm厚與線源反射板等長(zhǎng)的超材料后，其歸一化方向圖如圖21所示，副瓣電平得到明顯的壓制，天線抗干擾能力越強(qiáng)。
[0104]對(duì)幅值分布的調(diào)整通過(guò)控制材料各處的損耗來(lái)實(shí)現(xiàn)，圖22顯示超材料縱剖面上損耗角正切(介電損耗或磁損耗)的分布，縱剖面上的損耗分布的規(guī)律為:中心處損耗小，兩端損耗大，使天線近場(chǎng)的幅度分布近似于泰勒分布，達(dá)到降低副瓣的目的.
[0105]制作幅度加權(quán)超材料可以采用在低介電、低損耗基板上(如泡沫)貼附、混合、噴涂、沉積吸波材料(如導(dǎo)電油墨、鐵氧體、石墨、碳纖維、碳納米管等)的方式進(jìn)行，針對(duì)不同的波段、帶寬要求、環(huán)境要求選擇不同的吸波材料，通過(guò)嚴(yán)格控制貼附、噴涂、混合的吸波材料的層數(shù)、厚度、體積比例，或搭配使用吸波性能不同的多種材料，使材料剖面上呈現(xiàn)中心處損耗小、兩端損耗大的損耗分布曲線，從而達(dá)到控制近場(chǎng)幅度分布的目的。
[0106]實(shí)例六主要是要聯(lián)合調(diào)幅、調(diào)相，通過(guò)幅相加權(quán)材料實(shí)現(xiàn)多波束的調(diào)節(jié)。
[0107]陣列天線的工作頻率為3.3GHz, 口徑面高度1.lm，各波束方向圖如圖23所示，圖中負(fù)角度為打地波束；在陣列天線前方27mm (與反射板的間距)處加裝D=30mm厚與陣列天線等高的超材料后，各波束均得到了改善(參見(jiàn)圖24)，打地副瓣電平得到明顯的壓制，天線抗干擾能力增強(qiáng).
[0108]天線主瓣方向?yàn)閦方向(輻射方向)，超材料前表面為χ-y平面，其中豎直方向?yàn)閥(超材料的中心位置標(biāo)記為y=0位置)，水平方向?yàn)閄 ;超材料縱剖面上的折射率分布如圖25(實(shí)部)，圖26 (虛部)。
[0109]導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):選取介電常數(shù)2.2、厚度0.125”(3.175mm)、銅層厚度1z(35μπι)的F4b (Rogers RT5880)作為基板，導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)類型為雪花型，晶格大小9mm，線寬0.4mm,隨導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)其允許的折射率范圍為1.481?2.439，介電損耗不超過(guò)0.0005。
[0110]片層正面上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)排布:將超材料剖面上的折射率分布與導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)過(guò)程中的色散曲線對(duì)應(yīng)起來(lái)，得到剖面上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)排布，再將剖面上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)排布做橫向延拓(平移)，得到片層正面上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)排布。
[0111]疊層結(jié)構(gòu):共10層F4b (Rogers RT5880)(厚度0.125” (含銅厚)、銅層厚度loz)，9層線路，各層線路均與超材料正面上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)排布方式相同，如圖27所示。
[0112]對(duì)幅值分布的調(diào)整通過(guò)控制材料各處的損耗來(lái)實(shí)現(xiàn)，其損耗曲線如圖26所示，具體可參見(jiàn)實(shí)例五。
[0113]優(yōu)選的，上述的第一子部件具有特殊的電磁參數(shù)，其介電常數(shù)為正(=1 )，其磁導(dǎo)率呈現(xiàn)各向異性，在天線的磁場(chǎng)面上其磁導(dǎo)率呈現(xiàn)負(fù)值。包括該第一子部件的超材料可應(yīng)用于天線降低副瓣的場(chǎng)合，在天線口徑面前加裝該種材料，能夠在保證方向性系數(shù)的前提下降低副瓣。優(yōu)選的，其有以下幾種優(yōu)選的實(shí)施方式:
[0114]實(shí)例七:單層均勻超材料。
[0115]等幅同相線源陣工作頻率為13.2GHz，線源陣長(zhǎng)度為274.5mm，超材料與線源陣等長(zhǎng)，厚度為7.25mm，超材料與陣元間的距離為3.75mm，超材料的介電常數(shù)ε =1，磁導(dǎo)率μ =(_3，I, I)。
[0116]加裝超材料前后等幅同相線源陣的遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖如圖28所示。
[0117]實(shí)例八:多層(層數(shù)不限，各層厚度不限)均勻超材料(各層電磁參數(shù)互不相同)。
[0118]等幅同相線源陣工作頻率為13.2GHz，線源陣長(zhǎng)度為274.5mm，片層①、②、③前后依次緊貼，與線源陣等長(zhǎng)，厚度分別為2.5mm、4.5mm、6mm，片層①與陣元間的距離為3.75mm，片層①、②、③的介電常數(shù)均為ε=1，磁導(dǎo)率分別為μ 1= (-1.1，1，I)、μ 2=(-2.25，1，I)、μ 3=(-3.1, I, I)。
[0119]加裝超材料前后等幅同相線源陣的遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖如圖29所示。
[0120]實(shí)例九:多層(層數(shù)不限，各層厚度不限)均勻超材料(各層電磁參數(shù)相同)。
[0121]等幅同相線源陣工作頻率為13.2GHz，線源陣長(zhǎng)度為274.5mm，片層①、②、③前后排列，彼此間距5mm，長(zhǎng)度與線源陣等長(zhǎng)，厚度均為5mm，片層①與陣元間的距離為3.75mm,片層①、②、③的介電常數(shù)均為ε=1，磁導(dǎo)率均為μ =(-2.75，1，I)。
[0122]加裝超材料前后等幅同相線源陣的遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖如圖30所示。
[0123]優(yōu)選的，對(duì)于第一子部件來(lái)說(shuō)，還可以進(jìn)一步在導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的排布上進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)一步達(dá)到為角度濾波降副瓣、為二次輻射提增益、實(shí)現(xiàn)某電磁參數(shù)等效果。
[0124]優(yōu)選的，第一子部件的片層中，至少有一層前后兩面上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)是非對(duì)稱的，即至少有一層(不限于一層)的介質(zhì)基板，其兩面上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)是非對(duì)稱的，上述非對(duì)稱的形式包括:
[0125]導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為同種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，細(xì)節(jié)尺寸相同，但排列方式不同，例如圖31、32所示的情況；
[0126]導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為同種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但參數(shù)不同，上述參數(shù)包括以下至少之一:外形尺寸、線寬、縫隙開口寬度、電容結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度，例如圖33、34 (正面、反面(正視圖))所示的情況；
[0127]導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)屬于不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，例如圖35所示的情況。
[0128]優(yōu)選的，第一子部件的片層中，每一層前后兩面上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)完全相同，但至少有兩層的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)是非對(duì)稱的，即每一層介質(zhì)基板的前后兩面上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)完全相同，但至少有兩層(不限于兩層)介質(zhì)基板，其上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)是非對(duì)稱的，上述非對(duì)稱的形式包括以下至少之一:
[0129]至少兩層上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為同種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、細(xì)節(jié)尺寸相同，但導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的排列方式不同，例如圖36所示的情況；
[0130]至少兩層上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為同種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但參數(shù)不同，上述參數(shù)包括以下至少之一:外形尺寸、線寬、縫隙開口寬度、電容結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度，例如圖37所示的情況；
[0131]至少兩層上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)屬于不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，例如圖38所示的情況。
[0132]優(yōu)選的，第一子部件的片層中，至少有一層前后兩面上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)是非對(duì)稱的，且至少有兩層的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)是非對(duì)稱的，具體可參見(jiàn)上述兩個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。
[0133]將上述任一實(shí)施例、優(yōu)選實(shí)施例、實(shí)例所描述的超材料設(shè)置在天線的輻射方向或者說(shuō)口徑前，即可在不對(duì)天線本身結(jié)構(gòu)進(jìn)行改動(dòng)也不犧牲某些參數(shù)的前提下，實(shí)現(xiàn)了降低主平面副瓣、提高方向性系數(shù)的功能。
[0134]通過(guò)以上的描述可以看出，本發(fā)明提供了一種可以直接設(shè)置在天線輻射方向上的超材料及設(shè)置了該超材料的天線，該超材料具有兩個(gè)子部件，每一子部件都包括一層或多層片層，每一片層均具有特殊人造導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)本身也具有多種不同的排布方式，使該超材料具有隨入射波角度的改變而改變透波率與相移能力，從而可以調(diào)節(jié)口徑面上的幅相分布，在不對(duì)天線本身結(jié)構(gòu)進(jìn)行改動(dòng)也不犧牲某些參數(shù)的前提下，實(shí)現(xiàn)了降低主平面副瓣、提高方向性系數(shù)的功能。
[0135]在具體的實(shí)施過(guò)程中，上述超材料設(shè)置于通信系統(tǒng)、飛行器、或者運(yùn)輸工具的天線輻射方向上。
[0136]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種超材料，其特征在于，設(shè)置于天線輻射方向上，包括: 第一子部件，所述第一子部件包括一層或多層片層，其中，每一片層均具有電諧振和/或磁諧振的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)周期排布在所述片層上，用于隨入射波角度的改變而改變透波率與相移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超材料，其特征在于，所述第一子部件片層中的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)在E面方向上，等效為負(fù)介電常數(shù)與正磁導(dǎo)率，表現(xiàn)為電表面等離激元；和/或在H面方向上，等效為正介電常數(shù)和負(fù)磁導(dǎo)率，表現(xiàn)為磁表面等離激元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超材料，其特征在于，所述第一子部件片層中的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為磁諧振導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)，等效為磁各向異性材料，其等效介電常數(shù)為正且?1，等效磁導(dǎo)率〈O，呈現(xiàn)磁表面等離激元效應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超材料，其特征在于，所述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為帶有開口諧振環(huán)的磁諧振金屬導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超材料，其特征在于，所述第一子部件片層中的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為電諧振導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)，等效為電各向異性材料，其等效介電常數(shù)〈O，等效磁導(dǎo)率為正且^ 1，呈現(xiàn)電表面等離激元效應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超材料，其特征在于，所述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為帶/線狀、間斷線、“工”字型、或S型的電諧振金屬導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的超材料，其特征在于，所述第一子部件片層的成板形式為以下之一:單層基板單面覆銅蝕刻、單層基板雙面覆銅蝕刻、多層基板單面或雙面覆銅蝕刻層置。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的超材料，其特征在于，所述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的各方向晶格尺寸范圍為:十分之一波長(zhǎng)至四分之一波長(zhǎng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超材料，其特征在于，所述第一子部件片層上的導(dǎo)電集合結(jié)構(gòu)包括:雙面蝕刻在介質(zhì)基板上的相互正交的電諧振結(jié)構(gòu)ELC或雙向各向同性電諧振結(jié)構(gòu)iELC。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超材料，其特征在于，還包括: 第二子部件，疊設(shè)于所述第一子部件前方或后方，所述第二子部件包括一層或多層片層，其中，每一片層均具有非周期性排布的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)在所述片層上的拓?fù)錆u變使得該片層的等效介電常數(shù)和磁導(dǎo)率在該片層平面上呈現(xiàn)非均勻分布，用于調(diào)節(jié)天線福射近場(chǎng)的相位分布。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的超材料，其特征在于，所述第二子部件片層上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的排布方式為:將所述第二子部件片層剖面上的折射率分布與所述第二子部件片層上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)過(guò)程中的色散曲線對(duì)應(yīng)起來(lái)，得到所述剖面上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)排布，再將所述剖面上的所述導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)排布做橫向延拓，得到所述第二子部件片層正面上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)排布，其中，所述剖面上各點(diǎn)處的折射率分布計(jì)算公式為:
n=nmin+(phaseO(y) - min(phaseO))/360*λ (il.7GHz)/D, 其中，η為折射率，nmin為最小折射率，phaseO (y)為坐標(biāo)為y處的相位，min (phaseO)為最小相位，λ (il.7GHz為頻率為1.7GHz時(shí)的波長(zhǎng)，D為厚度。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的超材料，其特征在于，所述第二子部件片層的剖面上呈現(xiàn)中心處損耗小、兩端損耗大的損耗分布曲線。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超材料，其特征在于，所述第一子部件的片層中，至少有一層前后兩面上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)是非對(duì)稱的，其中，所述非對(duì)稱的形式包括以下至少之一: 導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為同種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，細(xì)節(jié)尺寸相同，但排列方式不同； 導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為同種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但參數(shù)不同，所述參數(shù)包括以下至少之一:外形尺寸、線寬、縫隙開口寬度、電容結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度； 導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)屬于不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超材料，其特征在于，所述第一子部件的片層中，每一層前后兩面上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)完全相同，但至少有兩層的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)是非對(duì)稱的，其中，所述非對(duì)稱的形式包括以下至少之一: 至少兩層上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為同種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、細(xì)節(jié)尺寸相同，但導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的排列方式不同； 至少兩層上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為同種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但參數(shù)不同，所述參數(shù)包括以下至少之一:外形尺寸、線寬、縫隙開口寬度、電容結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度； 至少兩層上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)屬于不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超材料，其特征在于，所述第一子部件的片層中，至少有一層前后兩面上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)是非對(duì)稱的，且至少有兩層的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)是非對(duì)稱的，其中， 一層前后兩面上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)非對(duì)稱的形式包括以下至少之一:導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為同種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，細(xì)節(jié)尺寸相同，但排列方式不同；導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為同種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但參數(shù)不同，所述參數(shù)包括以下至少之一:外形尺寸、線寬、縫隙開口寬度、電容結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度；導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)屬于不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)； 至少有兩層的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)非對(duì)稱的形式包括以下至少之一:至少兩層上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為同種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、細(xì)節(jié)尺寸相同，但導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的排列方式不同；至少兩層上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為同種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但參數(shù)不同，所述參數(shù)包括以下至少之一:外形尺寸、線寬、縫隙開口寬度、電容結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度；至少兩層上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)屬于不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的超材料，其特征在于，所述超材料設(shè)置于通信系統(tǒng)、飛行器、或者運(yùn)輸工具的天線輻射方向上。
17.一種天線，其特征在于，所述天線的輻射方向上設(shè)置有權(quán)利要求1-15任一項(xiàng)所述的超材料。
【文檔編號(hào)】H01Q15/00GK104347952SQ201310332041
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請(qǐng)人:深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司