超材料濾波結(jié)構(gòu)及具有其的超材料天線罩和天線系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及天線濾波領(lǐng)域，具體而言，涉及一種超材料濾波結(jié)構(gòu)及具有其的超材料天線罩和天線系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]—般情況下，天線系統(tǒng)都會(huì)設(shè)置有濾波結(jié)構(gòu)。濾波結(jié)構(gòu)的目的是保護(hù)天線系統(tǒng)免受風(fēng)雨、冰雪、沙塵和太陽輻射等的影響，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會(huì)K。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的濾波結(jié)構(gòu)是由純材料制成，純材料的透波性能比較均一，工作頻段內(nèi)或相鄰頻段均透波，造成濾波結(jié)構(gòu)無法對(duì)工作頻段以外的電磁波進(jìn)行有效抑制，使得工作頻段外的透波容易干擾天線的正常工作。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種超材料濾波結(jié)構(gòu)及具有其的超材料天線罩和天線系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中濾波結(jié)構(gòu)對(duì)工作頻段外的電磁波的抑制效果差的問題。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種超材料濾波結(jié)構(gòu)，包括:基板；設(shè)置在基板上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層，其中，導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層包括一體的金屬板件和多個(gè)金屬片，金屬板件上開設(shè)有多個(gè)放置空間，每個(gè)放置空間內(nèi)呈多行多列地放置多個(gè)金屬片，每個(gè)放置空間內(nèi)的各金屬片之間具有間隔，金屬板件與相應(yīng)的金屬片之間具有間隙。
[0006]進(jìn)一步地，導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層為至少兩層，各層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層之間間隔設(shè)置，相鄰兩層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層的放置空間的投影至少部分重合。
[0007]進(jìn)一步地，放置空間為矩形空間，每個(gè)矩形空間內(nèi)的多個(gè)金屬片呈矩形陣列分布，每個(gè)矩形空間通過放置在其中的金屬片而形成網(wǎng)狀中空間隙。
[0008]進(jìn)一步地，相鄰兩層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層的網(wǎng)狀中空間隙相對(duì)設(shè)置。
[0009]進(jìn)一步地，多個(gè)金屬片均為矩形金屬片。
[0010]進(jìn)一步地，矩形空間具有長邊和短邊，該長邊的邊長為LI，該短邊的邊長為L2，7.6mm ^ LI ^ 11.0mm，1.0mm ^ L2 ^ 2.0mm0
[0011]進(jìn)一步地，金屬片具有長邊和短邊，該長邊的邊長為L3，該短邊的邊長為L4，
1.4mm ^ L3 ^ 2.0mm，0.2mm < L4 < 0.5mm。
[0012]進(jìn)一步地，同一層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層的相鄰的矩形空間的短邊之間距離為DI，
2.0mm ^ Dl ^ 5.0mm0
[0013]進(jìn)一步地，同一層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層的相鄰的矩形空間的長邊之間距離為D2，
3.5mm < D2 < 7.5mm。
[0014]進(jìn)一步地，基板包括多塊蜂窩基板，每個(gè)蜂窩基板設(shè)置在相鄰兩層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層之間。
[0015]進(jìn)一步地，蜂窩基板厚度為H，4.0mm彡H彡8.0mm。
[0016]進(jìn)一步地，基板還包括多塊預(yù)浸料基板，每層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層由兩塊預(yù)浸料基板夾緊設(shè)置，相應(yīng)的預(yù)浸料基板設(shè)置在相應(yīng)的蜂窩基板的對(duì)應(yīng)面上。
[0017]進(jìn)一步地，蜂窩基板與相應(yīng)的預(yù)浸料基板之間具有粘結(jié)層。
[0018]進(jìn)一步地，遠(yuǎn)離蜂窩基板的預(yù)浸料基板的厚度大于靠近蜂窩基板的預(yù)浸料基板的厚度。
[0019]根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，提供了一種超材料天線罩，包括前述的超材料濾波結(jié)構(gòu)。
[0020]根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，提供了一種天線系統(tǒng)，包括前述的超材料天線罩。
[0021]應(yīng)用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，該超材料濾波結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層的金屬板件為一體結(jié)構(gòu)，每個(gè)放置空間內(nèi)呈多行地放置有多個(gè)金屬片，并且相應(yīng)的金屬片與金屬板件之間具有間隔。這樣的超材料濾波結(jié)構(gòu)能夠調(diào)節(jié)濾波的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率，使得電磁波通過該超材料濾波結(jié)構(gòu)時(shí)，工作頻段的電磁波能高效率地穿透，非工作頻段的電磁波能夠有效地被截止，從而解決了超材料濾波結(jié)構(gòu)對(duì)工作頻段外的電磁波的抑制效果差的技術(shù)問題。同時(shí)，該超材料濾波結(jié)構(gòu)使得20GHz以下工作波段的TE波(直向波)能夠透波，而入射的20GHz以下的TM波(橫向波)無法透波。
【附圖說明】
[0022]構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0023]圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型的超材料濾波結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2示出了圖1的金屬幾何結(jié)構(gòu)層的一處網(wǎng)狀間隔形狀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3示出了圖1的金屬幾何結(jié)構(gòu)層的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4示出了超材料濾波結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的TE波透波效果曲線圖；
[0027]圖5示出了圖4的局部放大圖；
[0028]圖6示出了超材料濾波結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的TM波透波效果曲線圖。
[0029]其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記:
[0030]10、基板；11、蜂窩基板；
[0031]12、預(yù)浸料基板；30、粘結(jié)層；
[0032]20、導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層；21、金屬板件；
[0033]22、金屬片。
【具體實(shí)施方式】
[0034]需要說明的是，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。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本實(shí)用新型。
[0035]如圖1至圖3所示，本實(shí)施例提供了一種超材料濾波結(jié)構(gòu)，該超材料濾波結(jié)構(gòu)包括基板10和導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層20。設(shè)置在基板10上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層20包括一體的金屬板件21和多個(gè)金屬片22，金屬板件21上開設(shè)有多個(gè)放置空間，每個(gè)放置空間內(nèi)呈多行地放置多個(gè)金屬片22，每個(gè)放置空間內(nèi)的各金屬片22之間具有間隔，金屬板件21與相應(yīng)的金屬片22之間具有間隙。進(jìn)一步地，本實(shí)施例的超材料濾波結(jié)構(gòu)具有至少兩層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層20，其中，優(yōu)選為三層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層20，各層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層20之間間隔設(shè)置，并且相鄰兩層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層20上的放置空間的投影至少部分重合。
[0036]這樣的超材料濾波結(jié)構(gòu)能夠調(diào)節(jié)濾波的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率，使得電磁波通過該超材料濾波結(jié)構(gòu)時(shí)，工作頻段的電磁波能高效率地穿透，非工作頻段的電磁波能夠有效地被截止，從而解決了超材料濾波結(jié)構(gòu)對(duì)工作頻段外的電磁波的抑制效果差的技術(shù)問題。同時(shí)，該超材料濾波結(jié)構(gòu)使得20GHz以下工作波段的TE波(即直向波)能夠透波，而入射的20GHz以下的TM波(即橫向波)無法透波。
[0037]如圖2和圖3所示，圖中斜線陰影部分所示為金屬板件21與金屬片22，空白處為金屬板件21與金屬片22之間的間隙以及相鄰兩塊金屬片22之間的間隙。在本實(shí)施例中，放置空間為矩形空間，每個(gè)矩形空間內(nèi)的多個(gè)金屬片22呈矩形陣列分布，優(yōu)選地，金屬片22均為矩形金屬片，每個(gè)矩形空間通過放置在其中的金屬片22而形成網(wǎng)狀中空間隙。具體地，本實(shí)施例的超材料濾波結(jié)構(gòu)的相鄰兩層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層20的網(wǎng)狀中空間隙相對(duì)設(shè)置。這樣，兩層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層20之間的網(wǎng)狀中空間隙正對(duì)，能夠在電磁波入射該超材料濾波結(jié)構(gòu)的過程中，電磁波在網(wǎng)狀中空間隙之間形成的電磁感應(yīng)現(xiàn)象而有利于該超材料濾波結(jié)構(gòu)對(duì)工作頻段的電磁波進(jìn)行濾波。
[0038]導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)可以使用任意導(dǎo)電材料，可以是金屬材料，例如金、銀或銅或幾種金屬的混合物，優(yōu)選銅，所使用的金屬材料的原始形態(tài)可以是固體、液體、流狀體或粉狀物；也可以是非金屬材料，如導(dǎo)電油墨。
[0039]在本實(shí)施例中，由于放置空間為矩形空間，且金屬片22均為矩形金屬片，因此，矩形空間具有長邊和短邊，該長邊的邊長為LI，該短邊的邊長為L2，7.6mm ^ LI ^ 11.0mm，
1.0mm ^ L2 ^ 2.0mm,本實(shí)施例的LI = 8.0mm, L2 = 1.0mm,并且金屬片22具有長邊和短邊，該長邊的邊長為L3，該短邊的邊長為L4，1.4mm ^ L3 ^ 2.0mm, 0.2mm ^ L4 ^ 0.5mm，本實(shí)施例的 L3 = 1.48mm, L4 = 0.2mm。
[0040]為了電磁波能夠更好地透波，因此在同一層導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)層20上，每個(gè)放置空間內(nèi)，金屬片22與金屬板件21之間的間隙距離為0.5mm至0.5mm，本實(shí)施例中優(yōu)選為0.1mm0并且，每個(gè)放置空間