本發(fā)明涉及超材料領(lǐng)域，具體是涉及一種作用在C波段及Ku波段的超材料頻選天線罩及天線系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

超材料是一種人工電磁功能材料，其基本組成單元是介于宏觀與微觀之間的介觀微結(jié)構(gòu)。以左手材料，光子晶體，頻率選擇表面(FSS)為代表的超材料在光學(xué)成像，小型化天線，電磁波隱形等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。基本思想是用人工設(shè)計(jì)的微結(jié)構(gòu)來(lái)產(chǎn)生電響應(yīng)或磁響應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)可控的介電常數(shù)或磁導(dǎo)率。超材料技術(shù)是一種材料逆向設(shè)計(jì)技術(shù)，具有超越自然界材料的電磁響應(yīng)特性。整個(gè)超材料是由很多超材料單元組成的，每個(gè)超材料單元上的人造微結(jié)構(gòu)可以相同或者不完全相同。人造微結(jié)構(gòu)是由金屬絲組成的具有一定幾何圖形的平面或立體結(jié)構(gòu)，例如組成圓環(huán)形、工字形的金屬絲等。由于人造微結(jié)構(gòu)的存在，每個(gè)超材料單元具有不同于基板本身的電磁特性，因此所有的超材料單元構(gòu)成的超材料對(duì)電場(chǎng)和磁場(chǎng)呈現(xiàn)出特殊的響應(yīng)特性，通過(guò)對(duì)人造微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不同的具體結(jié)構(gòu)和形狀，可以改變整個(gè)超材料的響應(yīng)特性。目前通常采用的超材料為開(kāi)口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)，難以在寬頻范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)頻段功能。

一般情況下，天線系統(tǒng)都會(huì)設(shè)置有天線罩。天線罩的目的是保護(hù)天線系統(tǒng)免受風(fēng)雨、冰雪、沙塵和太陽(yáng)輻射等的影響，使天線系統(tǒng)工作性能比較穩(wěn)定、可靠。同時(shí)減輕天線系統(tǒng)的磨損、腐蝕和老化，延長(zhǎng)使用壽命。但是天線罩是天線前面的障礙物，對(duì)天線輻射波會(huì)產(chǎn)生吸收和反射，改變天線的自由空間能量分布，并在一定程度上影響天線的電氣性能。

目前制備天線罩的材料多采用介電常數(shù)和損耗角正切低、機(jī)械強(qiáng)度高的材料，如玻璃鋼、環(huán)氧樹(shù)脂、高分子聚合物等，材料的介電常數(shù)具有不可調(diào)節(jié)性。結(jié)構(gòu)上多為均勻單壁結(jié)構(gòu)、夾層結(jié)構(gòu)和空間骨架結(jié)構(gòu)等，罩壁厚度的設(shè)計(jì)需兼顧工作波長(zhǎng)、天線罩尺寸和形狀、環(huán)境條件、所用材料在電氣和結(jié)構(gòu)上的性能等因素，較難達(dá)到高透波要求，即使在保證高透射率的條件下也不具備選擇性透波功能。而且，天線罩的工作頻段較窄，一般只能在C波段或Ku波段工作，在不同的頻段需求下需要更換天線罩，無(wú)法實(shí)現(xiàn)資源的重復(fù)使用，導(dǎo)致資源的浪費(fèi)以及設(shè)備成本的提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有的天線罩無(wú)法實(shí)現(xiàn)寬頻段內(nèi)的頻選特性的缺陷，提供一種超材料頻選天線罩，本發(fā)明通過(guò)設(shè)計(jì)人造微結(jié)構(gòu)的形狀及分型結(jié)構(gòu)的階數(shù)，能夠使得該超材料頻選天線罩在C波段及Ku波段改變諧振頻率，在較寬頻段提供較穩(wěn)定的頻選特性。

本發(fā)明提供一種超材料頻選天線罩，該天線罩的工作頻段在C波段及Ku波段，該天線罩包括1～3層的超材料片層，所述超材料片層包括第一介質(zhì)基板、人造微結(jié)構(gòu)，所述第一介質(zhì)基板包括呈周期性陣列排布的若干個(gè)尺寸相同的超材料單元，所述超材料單元的橫截面均呈正方形，其邊長(zhǎng)a的取值為15～19mm；

每個(gè)超材料單元的表面各設(shè)置一個(gè)人造微結(jié)構(gòu)，所述人造微結(jié)構(gòu)整體中心對(duì)稱，且所述人造微結(jié)構(gòu)的中心與所在的超材料單元的中心重合，所述人造微結(jié)構(gòu)采用導(dǎo)電材料制成，所述人造微結(jié)構(gòu)的厚度為0.01～0.023mm；

所述人造微結(jié)構(gòu)的橫截面為十字分形單元，每個(gè)十字分形單元包括至少一個(gè)十字形結(jié)構(gòu)，通過(guò)改變十字分形單元的階數(shù)、尺寸以及位置，來(lái)調(diào)整所述超材料片層的諧振頻率；每個(gè)十字分形單元的整體輪廓為正方形，該正方形的邊長(zhǎng)為b，且(a-b)/2的取值為1～3mm，所述十字分形單元中每條邊的寬度為0.6～0.9mm。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述十字分形單元的階數(shù)為零時(shí)，稱為零階十字分形單元，零階十字分形單元只包括一個(gè)十字形結(jié)構(gòu)。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述零階十字分形單元中的十字形結(jié)構(gòu)的兩條邊長(zhǎng)度相同，每條邊的長(zhǎng)度為18～22mm。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述十字分形單元的階數(shù)為1時(shí)，稱為一階十字分形單元，一階十字分形單元包括四個(gè)零階十字分形單元，四個(gè)零階十字分形單元圍繞中心點(diǎn)拼接組成一個(gè)整體。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述四個(gè)零階十字分形單元尺寸相同，所述人造微結(jié)構(gòu)的中心點(diǎn)設(shè)為O，所述零階十字分形單元的中部交點(diǎn)為A，OA兩點(diǎn)的間距為S1，所述十字分形單元的對(duì)角線長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，S1：L1＝1：2～6，L1的取值為18～22mm。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述十字分形單元為二階十字分形單元時(shí)，二階十字分形單元包括四個(gè)一階十字分形單元，四個(gè)一階十字分形單元圍繞中心點(diǎn)拼接組成一個(gè)整體。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述四個(gè)一階十字分形單元尺寸相同，所述人造微結(jié)構(gòu)的中心點(diǎn)設(shè)為O，所述一階十字分形單元的中部交點(diǎn)為B，所述一階十字分形單元中靠近所述人造微結(jié)構(gòu)中心點(diǎn)的一個(gè)零階十字分形單元的中部交點(diǎn)為C，OC兩點(diǎn)的間距為S2，OB兩點(diǎn)的間距為S3，S2：S3的取值為3～8：12，所述十字分形單元的對(duì)角線長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，S3：L1＝1：2～6，L1的取值為18～22mm。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述超材料片層還包括覆蓋于所述人造微結(jié)構(gòu)上的第二介質(zhì)基板，所述第二介質(zhì)基板與所述第一介質(zhì)基板緊密貼合。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述第一介質(zhì)基板、第二介質(zhì)基板采用聚甲基丙烯酸酰亞胺泡沫或者環(huán)氧玻璃布層壓板制成。

本發(fā)明提供一種天線系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括天線和天線罩，所述天線罩罩設(shè)于所述天線上方，所述天線罩為上述的超材料頻選天線罩。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：

本發(fā)明通過(guò)在基板上附著特定形狀的人造微結(jié)構(gòu)，得到需要的電磁響應(yīng)，使得超材料的頻選特性增強(qiáng)，抗干擾能力增加。可以通過(guò)調(diào)節(jié)人造微結(jié)構(gòu)的形狀、尺寸，來(lái)改變材料的相對(duì)介電常數(shù)、折射率和阻抗，從而實(shí)現(xiàn)與空氣的阻抗匹配，以最大限度的增加入射電磁波的透射。

本發(fā)明的工作頻帶為C波段及Ku波段，通過(guò)設(shè)計(jì)人造微結(jié)構(gòu)的形狀及十字分形單元結(jié)構(gòu)的階數(shù)，能夠使得該超材料頻選天線罩在C波段及Ku波段改變諧振頻率，在較寬頻段提供較穩(wěn)定的頻選特性。本發(fā)明的天線罩的工作頻帶可通過(guò)十字分形單元的階數(shù)及位置調(diào)整，且在此頻帶外的透波效率很高，損耗較小。而且，電磁波帶一定角度入射時(shí)，仍然具有很好的透波性能。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例中具有兩層基板的超材料片層的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是十字分形單元階數(shù)迭代示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例1的超材料片層的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例1單個(gè)超材料單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例2的超材料片層的剖面結(jié)構(gòu)示意結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例2單個(gè)超材料單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是實(shí)施例1、2中電磁波垂直入射時(shí)的仿真示意圖；

圖8是實(shí)施例1、2中電磁波以30°角度斜入射時(shí)的仿真示意圖。

附圖標(biāo)記：1-第一介質(zhì)基板，1a-超材料單元，2-人造微結(jié)構(gòu)，3-第二介質(zhì)基板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

參見(jiàn)圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種超材料頻選天線罩，該天線罩包括1～3層的超材料片層，超材料片層包括第一介質(zhì)基板1、人造微結(jié)構(gòu)2，第一介質(zhì)基板1包括呈周期性陣列排布的若干個(gè)尺寸相同的超材料單元1a，超材料單元1a的橫截面均呈正方形，其邊長(zhǎng)a的取值為15～19mm；

超材料片層還可以包括覆蓋于人造微結(jié)構(gòu)2上的第二介質(zhì)基板3，第二介質(zhì)基板3與第一介質(zhì)基板1緊密貼合。在本發(fā)明實(shí)施例中，第一介質(zhì)基板1和第二介質(zhì)基板3可以采用聚甲基丙烯酰亞胺PMI泡沫、環(huán)氧玻璃布層壓板制成，也可以采用其他材料制成，比如陶瓷、聚四氟乙烯。

每個(gè)超材料單元1a的表面各設(shè)置一個(gè)人造微結(jié)構(gòu)2，人造微結(jié)構(gòu)2整體中心對(duì)稱，且人造微結(jié)構(gòu)2的中心與所在的超材料單元1a的中心重合，人造微結(jié)構(gòu)2采用導(dǎo)電材料制成，人造微結(jié)構(gòu)2的厚度為0.01～0.023mm；導(dǎo)電材料可以為銀、銅等導(dǎo)電金屬，也可以為氧化銦錫ITO、石墨或者碳納米管等導(dǎo)電非金屬材料。

人造微結(jié)構(gòu)2的橫截面為十字分形單元，每個(gè)十字分形單元包括至少一個(gè)十字形結(jié)構(gòu)，通過(guò)改變十字分形單元的階數(shù)、尺寸以及位置，來(lái)調(diào)整超材料片層的諧振頻率；每個(gè)十字分形單元的整體輪廓為正方形，該正方形的邊長(zhǎng)為b，人造微結(jié)構(gòu)2的邊界與超材料單元1a的邊界之間的距離d＝(a-b)/2，d的取值為1～3mm，十字分形單元中每條邊的寬度為0.6～0.9mm。

十字分形單元的1～N階圖形的長(zhǎng)度和位置由工作頻段決定，一般情況下，2≤N≤4。參見(jiàn)圖2所示，圖2中從左至右分別為十字分形單元的零階、一階、二階結(jié)構(gòu)樣式。

十字分形單元的階數(shù)為零時(shí)，稱為零階十字分形單元，零階十字分形單元只包括一個(gè)十字形結(jié)構(gòu)，零階十字分形單元中每條邊與十字分形單元的任意一條邊界線成45°夾角。零階十字分形單元中的十字形結(jié)構(gòu)的兩條邊長(zhǎng)度相同，零階十字分形單元中每條邊的長(zhǎng)度可以為18～22mm，優(yōu)選為19～20mm。

十字分形單元的階數(shù)為1時(shí)，稱為一階十字分形單元，一階十字分形單元包括四個(gè)零階十字分形單元，四個(gè)零階十字分形單元圍繞中心點(diǎn)拼接組成一個(gè)整體。四個(gè)零階十字分形單元尺寸相同，人造微結(jié)構(gòu)2的中心點(diǎn)設(shè)為O，零階十字分形單元的中部交點(diǎn)為A，OA兩點(diǎn)的間距為S1，十字分形單元的對(duì)角線長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，S1：L1＝1：2～6，L1的取值可以為18～22mm。此時(shí)零階十字分形單元的邊長(zhǎng)可以為6～10mm，優(yōu)選為8～9mm。

十字分形單元的階數(shù)為2時(shí)，稱為二階十字分形單元，二階十字分形單元包括四個(gè)一階十字分形單元，四個(gè)一階十字分形單元圍繞中心點(diǎn)拼接組成一個(gè)整體。四個(gè)一階十字分形單元尺寸相同，人造微結(jié)構(gòu)2的中心點(diǎn)設(shè)為O，一階十字分形單元的中部交點(diǎn)為B，一階十字分形單元中靠近人造微結(jié)構(gòu)2中心點(diǎn)的一個(gè)零階十字分形單元的中部交點(diǎn)為C，OC兩點(diǎn)的間距為S2，OB兩點(diǎn)的間距為S3，S2：S3的取值可以為3～8：12，十字分形單元的對(duì)角線長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，S3：L1＝1：2～6，L1的取值可以為18～22mm。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種天線系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括天線和天線罩，天線罩罩設(shè)于天線上方，該天線罩為上述的超材料頻選天線罩。

下面通過(guò)12個(gè)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明。

實(shí)施例1：

本實(shí)施例提供一種工作在C波段及Ku波段的寬頻超材料頻選天線罩，諧振頻率分別為5.6GHz及15.8GHz，包括一個(gè)超材料片層，如圖1所示。超材料片層包括兩塊相同的均勻等厚的片狀基板：相對(duì)設(shè)置的第一介質(zhì)基板1和第二介質(zhì)基板3。第一介質(zhì)基板1的面向第二介質(zhì)基板3的表面上附著有陣列排布的人造微結(jié)構(gòu)2。陣列排布的人造微結(jié)構(gòu)2所在平面與電磁波的電場(chǎng)和磁場(chǎng)方向平行。參見(jiàn)圖3、圖4所示，超材料片層中的第一介質(zhì)基板1可劃分為多個(gè)超材料單元1a，其中每一超材料單元1a上排布有一個(gè)人造微結(jié)構(gòu)2。在本實(shí)施例中，以兩個(gè)基板為例進(jìn)行說(shuō)明，但是在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，也可以僅采用第一介質(zhì)基板1，而人造微結(jié)構(gòu)2陣列排布在第一介質(zhì)基板1上，同樣能夠達(dá)到本發(fā)明的目的。每一超材料單元1a呈正方形，其邊長(zhǎng)a＝17mm，人造微結(jié)構(gòu)2與超材料單元1a的邊界之間的距離為d＝1.5mm。每一人造微結(jié)構(gòu)2包括的橫截面為十字分形單元，十字分形單元的階數(shù)為1，由四個(gè)零階十字分形單元圍繞中心點(diǎn)拼接而成，具體的，一階十字分形單元包括兩條長(zhǎng)邊、四條短邊，兩條長(zhǎng)邊由兩條尺寸相同且垂直平分的金屬帶旋轉(zhuǎn)45°構(gòu)成，長(zhǎng)邊L1的長(zhǎng)度為19.12mm，寬度h為0.66mm，S1:L1＝1:4。短邊L2長(zhǎng)度為8.38mm，寬度h為0.66mm。在本發(fā)明實(shí)施例中，第一介質(zhì)基板1和第二介質(zhì)基板3的厚度均為3mm，人造微結(jié)構(gòu)2的厚度為0.023mm。此處的數(shù)值僅為示例，在實(shí)際應(yīng)用中，可以依據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)整。

第一介質(zhì)基板1和第一介質(zhì)基板3之間通過(guò)膠膜相互連接在一起，第二介質(zhì)基板3與第一介質(zhì)基板1緊密貼合。人造微結(jié)構(gòu)2通過(guò)蝕刻的方式附著在第一介質(zhì)基板1上，當(dāng)然人造微結(jié)構(gòu)2也可以采用電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或者離子刻等方式附著在第一介質(zhì)基板1或第二介質(zhì)基板3上。人造微結(jié)構(gòu)2采用銅線制成。

本實(shí)施例的超材料透射率S₂₁參數(shù)隨頻率變化的示意圖如圖7、8所示，第一介質(zhì)基板1和第二介質(zhì)基板3采用PMI泡沫制成。由圖7可以看到，本實(shí)施例中的天線罩在頻率為5.8GHz時(shí)，S₂₁參數(shù)為-43dB，頻率為15.8GHz時(shí)，S₂₁參數(shù)為-46dB。從圖中可知，在C波段及Ku波段范圍外，S₂₁參數(shù)基本上都大于-2.5dB。由圖8可以看到當(dāng)電磁波帶30°角度斜入射時(shí)，仍然具有很好的頻選性能。

實(shí)施例2：

參見(jiàn)圖5、圖6所示，本實(shí)施例提供一種工作在C波段及Ku波段的寬頻超材料頻選天線罩，諧振頻率分別為4.8GHz及14.2GHz，包括一個(gè)超材料片層，如圖1所示。超材料片層包括兩塊相同的均勻等厚的片狀基板：相對(duì)設(shè)置的第一介質(zhì)基板1和第二介質(zhì)基板3。第一介質(zhì)基板1的面向第二介質(zhì)基板3的表面上附著有陣列排布的人造微結(jié)構(gòu)2。每個(gè)超材料片層包括兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的基板和附著在兩基板之間的陣列排布的人造微結(jié)構(gòu)。陣列排布的人造微結(jié)構(gòu)2所在平面與電磁波的電場(chǎng)和磁場(chǎng)方向平行。超材料片層中的第一介質(zhì)基板1可劃分為多個(gè)超材料單元1a，其中每一超材料單元1a上排布有一個(gè)人造微結(jié)構(gòu)2。超材料片層可劃分為多個(gè)超材料單元1a，其中每一超材料單元1a上排布有一個(gè)人造微結(jié)構(gòu)2。每一超材料單元1a的邊長(zhǎng)為a＝19mm，人造微結(jié)構(gòu)2與超材料單元1a的邊界之間的距離為d＝1.7mm。每一人造微結(jié)構(gòu)2橫截面為十字分形單元，十字分形單元的階數(shù)為2，稱為二階十字分形單元，由四個(gè)一階十字分形單元圍繞中心點(diǎn)拼接而成，二階十字分形單元的兩條長(zhǎng)邊由兩條尺寸相同且垂直平分的金屬帶旋轉(zhuǎn)45°構(gòu)成，長(zhǎng)邊L1的長(zhǎng)度為24mm，寬度h為0.66mm。十字分形單元階數(shù)為2階，S3:L2＝1:4，S2:S3＝1:2。一階十字分形單元中短邊L2長(zhǎng)度為8.5mm，寬度h為0.66mm。零階十字分形單元中條帶L3長(zhǎng)度為2.9mm，寬度h為0.66mm。在本發(fā)明實(shí)施例中，第一介質(zhì)基板1和第二介質(zhì)基板3的厚度均為3mm，人造微結(jié)構(gòu)2的厚度為0.023mm。此處的數(shù)值僅為示例，在實(shí)際應(yīng)用中，可以依據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)整。

在本發(fā)明實(shí)施例中，第一介質(zhì)基板1和第二介質(zhì)基板3由PMI泡沫制得。第一介質(zhì)基板1和第一介質(zhì)基板3之間通過(guò)膠膜相互連接在一起，第二介質(zhì)基板3與第一介質(zhì)基板1緊密貼合。人造微結(jié)構(gòu)2通過(guò)蝕刻的方式附著在第一介質(zhì)基板1上。人造微結(jié)構(gòu)2采用銅線制成。

本實(shí)施例的超材料S₂₁參數(shù)隨頻率變化的示意圖如圖7、8所示。由圖7可以看到，本實(shí)施例中的天線罩在頻率為4.8GHz時(shí)，S₂₁參數(shù)為-50dB，在頻率為14.2GHz時(shí)，S₂₁參數(shù)為-48dB。從圖中可知，在C波段及Ku波段范圍外，S₂₁參數(shù)基本上都大于-2.5dB。由圖8可以看到當(dāng)電磁波帶30°角度斜入射時(shí)，仍然具有很好的頻選性能。

實(shí)施例3：

本實(shí)施例提供一種工作在C波段及Ku波段的超材料頻選天線罩，該天線罩包括2層的超材料片層，超材料片層由第一介質(zhì)基板1、人造微結(jié)構(gòu)2組成，第一介質(zhì)基板1采用環(huán)氧玻璃布層壓板制成，第一介質(zhì)基板1包括呈周期性陣列排布的若干個(gè)尺寸相同的超材料單元1a，超材料單元1a的橫截面均呈正方形，其邊長(zhǎng)a的取值為15mm。

每個(gè)超材料單元1a的表面各設(shè)置一個(gè)人造微結(jié)構(gòu)2，人造微結(jié)構(gòu)2整體中心對(duì)稱，且人造微結(jié)構(gòu)2的中心與所在的超材料單元1a的中心重合，人造微結(jié)構(gòu)2采用金屬銀制成，人造微結(jié)構(gòu)2的厚度為0.01mm。

人造微結(jié)構(gòu)2的橫截面為十字分形單元，每個(gè)十字分形單元包括至少一個(gè)十字形結(jié)構(gòu)，通過(guò)改變十字分形單元的階數(shù)、尺寸以及位置，來(lái)調(diào)整超材料片層的諧振頻率；十字分形單元的整體輪廓為正方形，該正方形的邊長(zhǎng)為b，人造微結(jié)構(gòu)2的邊界與超材料單元1a的邊界之間的距離d＝(a-b)/2，d的取值為1mm，十字分形單元中每條邊的寬度為0.6mm。本實(shí)施例中十字分形單元的階數(shù)為零，稱為零階十字分形單元，零階十字分形單元只包括一個(gè)十字形結(jié)構(gòu)，零階十字分形單元中每條邊與十字分形單元的任意一條邊界線成45°夾角。零階十字分形單元中的十字形結(jié)構(gòu)的兩條邊長(zhǎng)度相同，零階十字分形單元中每條邊的長(zhǎng)度為19mm。

實(shí)施例4：

本實(shí)施例提供一種工作在C波段及Ku波段的超材料頻選天線罩，該天線罩包括2層的超材料片層，且兩層超材料片層中的人造微結(jié)構(gòu)2不相互重疊。超材料片層由第一介質(zhì)基板1、人造微結(jié)構(gòu)2組成，第一介質(zhì)基板1采用陶瓷制成，第一介質(zhì)基板1包括呈周期性陣列排布的若干個(gè)尺寸相同的超材料單元1a，超材料單元1a的橫截面均呈正方形，其邊長(zhǎng)a的取值為16mm。

每個(gè)超材料單元1a的表面各設(shè)置一個(gè)人造微結(jié)構(gòu)2，人造微結(jié)構(gòu)2整體中心對(duì)稱，且人造微結(jié)構(gòu)2的中心與所在的超材料單元1a的中心重合，人造微結(jié)構(gòu)2采用導(dǎo)電材料制成，人造微結(jié)構(gòu)2的厚度為0.012mm；導(dǎo)電材料為金屬銅。

人造微結(jié)構(gòu)2的橫截面為十字分形單元，每個(gè)十字分形單元包括至少一個(gè)十字形結(jié)構(gòu)，通過(guò)改變十字分形單元的階數(shù)、尺寸以及位置，來(lái)調(diào)整超材料片層的諧振頻率；每個(gè)十字分形單元的整體輪廓為正方形，該正方形的邊長(zhǎng)為b，人造微結(jié)構(gòu)2的邊界與超材料單元1a的邊界之間的距離d＝(a-b)/2，d的取值為1.5mm，十字分形單元中每條邊的寬度為0.7mm。

十字分形單元的階數(shù)為1，稱為一階十字分形單元，一階十字分形單元包括四個(gè)零階十字分形單元，四個(gè)零階十字分形單元圍繞中心點(diǎn)拼接組成一個(gè)整體。四個(gè)零階十字分形單元尺寸相同，人造微結(jié)構(gòu)2的中心點(diǎn)設(shè)為O，零階十字分形單元的中部交點(diǎn)為A，OA兩點(diǎn)的間距為S1，十字分形單元的對(duì)角線長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，S1：L1＝1：2，L1的取值為18mm。此時(shí)零階十字分形單元的邊長(zhǎng)為6mm。

實(shí)施例5：

本實(shí)施例提供一種工作在C波段及Ku波段的超材料頻選天線罩，該天線罩包括3層的超材料片層，超材料片層由第一介質(zhì)基板1、人造微結(jié)構(gòu)2、第二介質(zhì)基板3組成，第一介質(zhì)基板1采用聚甲基丙烯酰亞胺PMI泡沫制成，第二介質(zhì)基板3采用環(huán)氧玻璃布層壓板制成。第一介質(zhì)基板1包括呈周期性陣列排布的若干個(gè)尺寸相同的超材料單元1a，超材料單元1a的橫截面均呈正方形，其邊長(zhǎng)a的取值為17mm。

每個(gè)超材料單元1a的表面各設(shè)置一個(gè)人造微結(jié)構(gòu)2，人造微結(jié)構(gòu)2整體中心對(duì)稱，且人造微結(jié)構(gòu)2的中心與所在的超材料單元1a的中心重合，人造微結(jié)構(gòu)2采用導(dǎo)電材料制成，人造微結(jié)構(gòu)2的厚度為0.016mm；導(dǎo)電材料為氧化銦錫ITO。

人造微結(jié)構(gòu)2的橫截面為十字分形單元，每個(gè)十字分形單元包括至少一個(gè)十字形結(jié)構(gòu)，通過(guò)改變十字分形單元的階數(shù)、尺寸以及位置，來(lái)調(diào)整超材料片層的諧振頻率；每個(gè)十字分形單元的整體輪廓為正方形，該正方形的邊長(zhǎng)為b，人造微結(jié)構(gòu)2的邊界與超材料單元1a的邊界之間的距離d＝(a-b)/2，d的取值為3mm，十字分形單元中每條邊的寬度為0.8mm。

十字分形單元的階數(shù)為1，稱為一階十字分形單元，一階十字分形單元包括四個(gè)零階十字分形單元，四個(gè)零階十字分形單元圍繞中心點(diǎn)拼接組成一個(gè)整體。四個(gè)零階十字分形單元尺寸相同，人造微結(jié)構(gòu)2的中心點(diǎn)設(shè)為O，零階十字分形單元的中部交點(diǎn)為A，OA兩點(diǎn)的間距為S1，十字分形單元的對(duì)角線長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，S1：L1＝1：3，L1的取值為20mm。此時(shí)零階十字分形單元的邊長(zhǎng)為8mm。

實(shí)施例6：

本實(shí)施例提供一種工作在C波段及Ku波段的超材料頻選天線罩，該天線罩包括3層的超材料片層，超材料片層由第一介質(zhì)基板1、人造微結(jié)構(gòu)2組成，第一介質(zhì)基板1包括呈周期性陣列排布的若干個(gè)尺寸相同的超材料單元1a，超材料單元1a的橫截面均呈正方形，其邊長(zhǎng)a的取值為18mm；

第一介質(zhì)基板1采用聚甲基丙烯酰亞胺PMI泡沫、環(huán)氧玻璃布層壓板制成，也采用其他材料制成，比如陶瓷、聚四氟乙烯。

每個(gè)超材料單元1a的表面各設(shè)置一個(gè)人造微結(jié)構(gòu)2，人造微結(jié)構(gòu)2整體中心對(duì)稱，且人造微結(jié)構(gòu)2的中心與所在的超材料單元1a的中心重合，人造微結(jié)構(gòu)2采用導(dǎo)電材料制成，人造微結(jié)構(gòu)2的厚度為0.017mm；導(dǎo)電材料為金屬銅。

人造微結(jié)構(gòu)2的橫截面為十字分形單元，每個(gè)十字分形單元包括至少一個(gè)十字形結(jié)構(gòu)，通過(guò)改變十字分形單元的階數(shù)、尺寸以及位置，來(lái)調(diào)整超材料片層的諧振頻率；每個(gè)十字分形單元的整體輪廓為正方形，該正方形的邊長(zhǎng)為b，人造微結(jié)構(gòu)2的邊界與超材料單元1a的邊界之間的距離d＝(a-b)/2，d的取值為2.5mm，十字分形單元中每條邊的寬度為0.9mm。

十字分形單元的階數(shù)為1，稱為一階十字分形單元，一階十字分形單元包括四個(gè)零階十字分形單元，四個(gè)零階十字分形單元圍繞中心點(diǎn)拼接組成一個(gè)整體。四個(gè)零階十字分形單元尺寸相同，人造微結(jié)構(gòu)2的中心點(diǎn)設(shè)為O，零階十字分形單元的中部交點(diǎn)為A，OA兩點(diǎn)的間距為S1，十字分形單元的對(duì)角線長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，S1：L1＝1：4，L1的取值為22mm。此時(shí)零階十字分形單元的邊長(zhǎng)為10mm。

實(shí)施例7：

本實(shí)施例提供一種工作在C波段及Ku波段的超材料頻選天線罩，該天線罩包括2層的超材料片層，超材料片層由第一介質(zhì)基板1、人造微結(jié)構(gòu)2組成，第一介質(zhì)基板1采用聚甲基丙烯酰亞胺PMI泡沫制成，第一介質(zhì)基板1包括呈周期性陣列排布的若干個(gè)尺寸相同的超材料單元1a，超材料單元1a的橫截面均呈正方形，其邊長(zhǎng)a的取值為19mm。

每個(gè)超材料單元1a的表面各設(shè)置一個(gè)人造微結(jié)構(gòu)2，人造微結(jié)構(gòu)2整體中心對(duì)稱，且人造微結(jié)構(gòu)2的中心與所在的超材料單元1a的中心重合，人造微結(jié)構(gòu)2采用導(dǎo)電材料制成，人造微結(jié)構(gòu)2的厚度為0.018mm；導(dǎo)電材料為石墨。

人造微結(jié)構(gòu)2的橫截面為十字分形單元，每個(gè)十字分形單元包括至少一個(gè)十字形結(jié)構(gòu)，通過(guò)改變十字分形單元的階數(shù)、尺寸以及位置，來(lái)調(diào)整超材料片層的諧振頻率；每個(gè)十字分形單元的整體輪廓為正方形，該正方形的邊長(zhǎng)為b，人造微結(jié)構(gòu)2的邊界與超材料單元1a的邊界之間的距離d＝(a-b)/2，d的取值為3mm，十字分形單元中每條邊的寬度為0.9mm。

十字分形單元的階數(shù)為1，稱為一階十字分形單元，一階十字分形單元包括四個(gè)零階十字分形單元，四個(gè)零階十字分形單元圍繞中心點(diǎn)拼接組成一個(gè)整體。四個(gè)零階十字分形單元尺寸相同，人造微結(jié)構(gòu)2的中心點(diǎn)設(shè)為O，零階十字分形單元的中部交點(diǎn)為A，OA兩點(diǎn)的間距為S1，十字分形單元的對(duì)角線長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，S1：L1＝1：5，L1的取值為21mm。此時(shí)零階十字分形單元的邊長(zhǎng)為9mm。

實(shí)施例8：

本實(shí)施例提供一種工作在C波段及Ku波段的超材料頻選天線罩，該天線罩包括2層的超材料片層，超材料片層由第一介質(zhì)基板1、人造微結(jié)構(gòu)2組成，第一介質(zhì)基板1采用聚四氟乙烯制成，第一介質(zhì)基板1包括呈周期性陣列排布的若干個(gè)尺寸相同的超材料單元1a，超材料單元1a的橫截面均呈正方形，其邊長(zhǎng)a的取值為15mm；

每個(gè)超材料單元1a的表面各設(shè)置一個(gè)人造微結(jié)構(gòu)2，人造微結(jié)構(gòu)2整體中心對(duì)稱，且人造微結(jié)構(gòu)2的中心與所在的超材料單元1a的中心重合，人造微結(jié)構(gòu)2采用導(dǎo)電材料制成，人造微結(jié)構(gòu)2的厚度為0.01～0.023mm；導(dǎo)電材料為氧化銦錫ITO。

人造微結(jié)構(gòu)2的橫截面為十字分形單元，每個(gè)十字分形單元包括至少一個(gè)十字形結(jié)構(gòu)，通過(guò)改變十字分形單元的階數(shù)、尺寸以及位置，來(lái)調(diào)整超材料片層的諧振頻率；每個(gè)十字分形單元的整體輪廓為正方形，該正方形的邊長(zhǎng)為b，人造微結(jié)構(gòu)2的邊界與超材料單元1a的邊界之間的距離d＝(a-b)/2，d的取值為1mm，十字分形單元中每條邊的寬度為0.75mm。

十字分形單元的階數(shù)為1，稱為一階十字分形單元，一階十字分形單元包括四個(gè)零階十字分形單元，四個(gè)零階十字分形單元圍繞中心點(diǎn)拼接組成一個(gè)整體。四個(gè)零階十字分形單元尺寸相同，人造微結(jié)構(gòu)2的中心點(diǎn)設(shè)為O，零階十字分形單元的中部交點(diǎn)為A，OA兩點(diǎn)的間距為S1，十字分形單元的對(duì)角線長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，S1：L1＝1：6，L1的取值為18mm。此時(shí)零階十字分形單元的邊長(zhǎng)為8mm。

實(shí)施例9：

本實(shí)施例提供一種工作在C波段及Ku波段的超材料頻選天線罩，該天線罩包括2層的超材料片層，超材料片層由第一介質(zhì)基板1、人造微結(jié)構(gòu)2組成，第一介質(zhì)基板1采用環(huán)氧玻璃布層壓板制成，第一介質(zhì)基板1包括呈周期性陣列排布的若干個(gè)尺寸相同的超材料單元1a，超材料單元1a的橫截面均呈正方形，其邊長(zhǎng)a的取值為16mm。

每個(gè)超材料單元1a的表面各設(shè)置一個(gè)人造微結(jié)構(gòu)2，人造微結(jié)構(gòu)2整體中心對(duì)稱，且人造微結(jié)構(gòu)2的中心與所在的超材料單元1a的中心重合，人造微結(jié)構(gòu)2采用導(dǎo)電材料制成，人造微結(jié)構(gòu)2的厚度為0.019mm；導(dǎo)電材料為碳納米管。

人造微結(jié)構(gòu)2的橫截面為十字分形單元，每個(gè)十字分形單元包括至少一個(gè)十字形結(jié)構(gòu)，通過(guò)改變十字分形單元的階數(shù)、尺寸以及位置，來(lái)調(diào)整超材料片層的諧振頻率；每個(gè)十字分形單元的整體輪廓為正方形，該正方形的邊長(zhǎng)為b，人造微結(jié)構(gòu)2的邊界與超材料單元1a的邊界之間的距離d＝(a-b)/2，d的取值為1.5mm，十字分形單元中每條邊的寬度為0.85mm。

十字分形單元的階數(shù)為2時(shí)，稱為二階十字分形單元，二階十字分形單元包括四個(gè)一階十字分形單元，四個(gè)一階十字分形單元圍繞中心點(diǎn)拼接組成一個(gè)整體。四個(gè)一階十字分形單元尺寸相同，人造微結(jié)構(gòu)2的中心點(diǎn)設(shè)為O，一階十字分形單元的中部交點(diǎn)為B，一階十字分形單元中靠近人造微結(jié)構(gòu)2中心點(diǎn)的一個(gè)零階十字分形單元的中部交點(diǎn)為C，OC兩點(diǎn)的間距為S2，OB兩點(diǎn)的間距為S3，S2：S3的取值為2：3，十字分形單元的對(duì)角線長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，S3：L1＝1：4，L1的取值為18mm。

實(shí)施例10：

本實(shí)施例提供一種工作在C波段及Ku波段的超材料頻選天線罩，該天線罩包括2層的超材料片層，超材料片層由第一介質(zhì)基板1、人造微結(jié)構(gòu)2組成，第一介質(zhì)基板1采用聚四氟乙烯制成，第一介質(zhì)基板1包括呈周期性陣列排布的若干個(gè)尺寸相同的超材料單元1a，超材料單元1a的橫截面均呈正方形，其邊長(zhǎng)a的取值為17mm。

每個(gè)超材料單元1a的表面各設(shè)置一個(gè)人造微結(jié)構(gòu)2，人造微結(jié)構(gòu)2整體中心對(duì)稱，且人造微結(jié)構(gòu)2的中心與所在的超材料單元1a的中心重合，人造微結(jié)構(gòu)2采用導(dǎo)電材料制成，人造微結(jié)構(gòu)2的厚度為0.020mm；導(dǎo)電材料為石墨。

人造微結(jié)構(gòu)2的橫截面為十字分形單元，每個(gè)十字分形單元包括至少一個(gè)十字形結(jié)構(gòu)，通過(guò)改變十字分形單元的階數(shù)、尺寸以及位置，來(lái)調(diào)整超材料片層的諧振頻率；每個(gè)十字分形單元的整體輪廓為正方形，該正方形的邊長(zhǎng)為b，人造微結(jié)構(gòu)2的邊界與超材料單元1a的邊界之間的距離d＝(a-b)/2，d的取值為2mm，十字分形單元中每條邊的寬度為0.65mm。

十字分形單元的階數(shù)為2時(shí)，稱為二階十字分形單元，二階十字分形單元包括四個(gè)一階十字分形單元，四個(gè)一階十字分形單元圍繞中心點(diǎn)拼接組成一個(gè)整體。四個(gè)一階十字分形單元尺寸相同，人造微結(jié)構(gòu)2的中心點(diǎn)設(shè)為O，一階十字分形單元的中部交點(diǎn)為B，一階十字分形單元中靠近人造微結(jié)構(gòu)2中心點(diǎn)的一個(gè)零階十字分形單元的中部交點(diǎn)為C，OC兩點(diǎn)的間距為S2，OB兩點(diǎn)的間距為S3，S2：S3的取值為1：4，十字分形單元的對(duì)角線長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，S3：L1＝1：5，L1的取值為20mm。

實(shí)施例11：

本實(shí)施例提供一種工作在C波段及Ku波段的超材料頻選天線罩，該天線罩包括3層的超材料片層，超材料片層由第一介質(zhì)基板1、人造微結(jié)構(gòu)2組成，第一介質(zhì)基板1采用環(huán)氧玻璃布層壓板制成。第一介質(zhì)基板1包括呈周期性陣列排布的若干個(gè)尺寸相同的超材料單元1a，超材料單元1a的橫截面均呈正方形，其邊長(zhǎng)a的取值為18mm；

每個(gè)超材料單元1a的表面各設(shè)置一個(gè)人造微結(jié)構(gòu)2，人造微結(jié)構(gòu)2整體中心對(duì)稱，且人造微結(jié)構(gòu)2的中心與所在的超材料單元1a的中心重合，人造微結(jié)構(gòu)2采用導(dǎo)電材料制成，人造微結(jié)構(gòu)2的厚度為0.021mm；導(dǎo)電材料為碳納米管。

人造微結(jié)構(gòu)2的橫截面為十字分形單元，每個(gè)十字分形單元包括至少一個(gè)十字形結(jié)構(gòu)，通過(guò)改變十字分形單元的階數(shù)、尺寸以及位置，來(lái)調(diào)整超材料片層的諧振頻率；每個(gè)十字分形單元的整體輪廓為正方形，該正方形的邊長(zhǎng)為b，人造微結(jié)構(gòu)2的邊界與超材料單元1a的邊界之間的距離d＝(a-b)/2，d的取值為2mm，十字分形單元中每條邊的寬度為0.6mm。

十字分形單元的階數(shù)為2時(shí)，稱為二階十字分形單元，二階十字分形單元包括四個(gè)一階十字分形單元，四個(gè)一階十字分形單元圍繞中心點(diǎn)拼接組成一個(gè)整體。四個(gè)一階十字分形單元尺寸相同，人造微結(jié)構(gòu)2的中心點(diǎn)設(shè)為O，一階十字分形單元的中部交點(diǎn)為B，一階十字分形單元中靠近人造微結(jié)構(gòu)2中心點(diǎn)的一個(gè)零階十字分形單元的中部交點(diǎn)為C，OC兩點(diǎn)的間距為S2，OB兩點(diǎn)的間距為S3，S2：S3的取值為5：12，十字分形單元的對(duì)角線長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，S3：L1＝1：4，L1的取值為19mm。

實(shí)施例12：

本實(shí)施例提供一種工作在C波段及Ku波段的超材料頻選天線罩，該天線罩包括3層的超材料片層，超材料片層由第一介質(zhì)基板1、人造微結(jié)構(gòu)2組成，第一介質(zhì)基板1采用陶瓷制成，第一介質(zhì)基板1包括呈周期性陣列排布的若干個(gè)尺寸相同的超材料單元1a，超材料單元1a的橫截面均呈正方形，其邊長(zhǎng)a的取值為19mm。

每個(gè)超材料單元1a的表面各設(shè)置一個(gè)人造微結(jié)構(gòu)2，人造微結(jié)構(gòu)2整體中心對(duì)稱，且人造微結(jié)構(gòu)2的中心與所在的超材料單元1a的中心重合，人造微結(jié)構(gòu)2采用導(dǎo)電材料制成，人造微結(jié)構(gòu)2的厚度為0.022mm；導(dǎo)電材料為金屬銅。

人造微結(jié)構(gòu)2的橫截面為十字分形單元，每個(gè)十字分形單元包括至少一個(gè)十字形結(jié)構(gòu)，通過(guò)改變十字分形單元的階數(shù)、尺寸以及位置，來(lái)調(diào)整超材料片層的諧振頻率；每個(gè)十字分形單元的整體輪廓為正方形，該正方形的邊長(zhǎng)為b，人造微結(jié)構(gòu)2的邊界與超材料單元1a的邊界之間的距離d＝(a-b)/2，d的取值為3mm，十字分形單元中每條邊的寬度為0.6mm。

十字分形單元的階數(shù)為2時(shí)，稱為二階十字分形單元，二階十字分形單元包括四個(gè)一階十字分形單元，四個(gè)一階十字分形單元圍繞中心點(diǎn)拼接組成一個(gè)整體。四個(gè)一階十字分形單元尺寸相同，人造微結(jié)構(gòu)2的中心點(diǎn)設(shè)為O，一階十字分形單元的中部交點(diǎn)為B，一階十字分形單元中靠近人造微結(jié)構(gòu)2中心點(diǎn)的一個(gè)零階十字分形單元的中部交點(diǎn)為C，OC兩點(diǎn)的間距為S2，OB兩點(diǎn)的間距為S3，S2：S3的取值為1：2，十字分形單元的對(duì)角線長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，S3：L1＝1：6，L1的取值為19mm。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行各種修改和變型，倘若這些修改和變型在本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則這些修改和變型也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

說(shuō)明書(shū)中未詳細(xì)描述的內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。