寬頻透波材料及其天線罩和天線系統(tǒng)技術方案

本發(fā)明專利技術涉及寬頻透波材料及其天線罩和天線系統(tǒng)，寬頻透波材料包括至少一個由非金屬材料制成的第一基板以及附著在第一基板上且陣列排布的多個人造微結構，所述人造微結構包括具有兩個對稱的開口的圓形結構以及經(jīng)過所述圓形結構中心的一字形結構，所述兩個開口分別位于所述一字形結構的兩側。本發(fā)明專利技術的寬頻透波材料及其天線罩和天線系統(tǒng)可工作在較寬頻帶內，透波效率很高，而且能夠屏蔽其他頻段，從而排除干擾，保證了天線的良好工作環(huán)境。天線加上天線罩后，天線的輻射能力得到了加強，有效提高了增益。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及天線罩，更具體地說，涉及寬頻透波材料及其天線罩和天線系統(tǒng)。
技術介紹
一般情況下，天線系統(tǒng)都會設置有天線罩。天線罩的目的是保護天線系統(tǒng)免受風雨、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，對天線輻射波會產(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。造成這些現(xiàn)象的原因是天線罩壁的反射和不均勻部分的繞射會引起天線主波瓣電軸偏移，從而產(chǎn)生瞄準誤差；天線罩對高頻能量的吸收和反射會引起傳輸損耗，從而影響天線増益(接收時使系統(tǒng)噪聲溫度増加)。·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、機械強度高的材料，如玻璃鋼、環(huán)氧樹脂、高分子聚合物等，材料的介電常數(shù)具有不可調節(jié)性。結構上多為均勻單壁結構、夾層結構和空間骨架結構等，罩壁厚度的設計需兼顧工作波長、天線罩尺寸和形狀、環(huán)境條件、所用材料在電氣和結構上的性能等因素，在保護天線免受外部環(huán)境影響的條件下不具備增強天線方向性和提高天線增益的功能，透波性能較差。而且，天線罩的工作頻段較窄，在不同的頻段需求下需要更換天線罩，無法實現(xiàn)資源的重復使用，導致資源的浪費以及設備成本的提聞。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術要解決的技術問題在干，針對現(xiàn)有技術的上述透波性能較差、工作頻段較窄的缺陷，提供一種寬頻透波材料及其天線罩和天線系統(tǒng)。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是構造ー種寬頻透波材料，包括至少ー個由非金屬材料制成的第一基板以及附著在第一基板上且陣列排布的多個人造微結構，所述人造微結構包括具有兩個對稱的開ロ的圓形結構以及經(jīng)過所述圓形結構中心的一字形結構，所述兩個開ロ分別位于所述一字形結構的兩側。在本專利技術所述的寬頻透波材料中，所述兩個開ロ相對于所述一字形結構對稱分布。在本專利技術所述的寬頻透波材料中，所述一字形結構和所述圓形結構由金屬絲構成。在本專利技術所述的寬頻透波材料中，所述一字形結構和所述圓形結構的金屬絲的寬度相等。在本專利技術所述的寬頻透波材料中，所述圓形結構的直徑為3 3. 9_。在本專利技術所述的寬頻透波材料中，所述兩個開ロ的長度相等，開ロ的長度為L 2 L 8mm。在本專利技術所述的寬頻透波材料中，所述寬頻透波材料還包括第二基板，所述人造微結構夾設在第一基板和第二基板之間。在本專利技術所述的寬頻透波材料中，所述第一基板和第二基板的厚度為2mm，所述人造微結構的厚度為O. 018mm。本專利技術還提供ー種天線罩，用于罩設在天線上，包括如上所述的寬頻透波材料。本專利技術還提供ー種天線系統(tǒng)，包括天線以及如上所述的天線罩，所述天線罩罩設于天線上。實施本專利技術的技術方案，具有以下有益效果通過在基板上附著特定形狀的人造微結構，得到需要的電磁響應，使得天線罩的透波性能增強，抗干擾能力増加。可以通過調節(jié)人造微結構的形狀、尺寸，來改變材料的相對介電常數(shù)、折射率和阻抗，從而實現(xiàn)與空氣的阻抗匹配，以最大限度的増加入射電磁波的透射，減少了傳統(tǒng)天線罩設計時對材料厚度和介電常數(shù)的限制。本專利技術的寬頻透波材料及其天線罩和天線系統(tǒng)可工作在較寬頻帶內，透波效率很高，而且能夠屏蔽其他頻段，從而排除干擾，保證了天線的良好工作環(huán)境。天線加上天線罩后，天線的輻射能力得到了加強，有效提高了増益。 附圖說明下面將結合附圖及實施例對本專利技術作進ー步說明，附圖中圖I是依據(jù)本專利技術ー實施例的寬頻透波材料的結構示意圖；圖2是依據(jù)本專利技術ー實施例的人造微結構的排布示意圖；圖3是依據(jù)本專利技術ー實施例的單個人造微結構的示意圖；圖4是依據(jù)本專利技術ー實施例的寬頻透波材料和純ABS材料的反射系數(shù)對比示意圖；圖5是依據(jù)本專利技術ー實施例的寬頻透波材料和純ABS材料的透射系數(shù)對比示意圖；圖6是依據(jù)本專利技術ー實施例的由寬頻透波材料制成的平板狀天線罩和固定環(huán)的立體圖；圖7是圖6的裝配圖；圖8是圖I的剖視圖；圖9是依據(jù)本專利技術另一實施例的透波材料的剖視圖。具體實施例方式本專利技術提供了一種寬頻透波材料，包括至少ー個由非金屬材料制成的第一基板以及附著在第一基板上且陣列排布的多個人造微結構。制造基板的材料有多種選擇，例如陶瓷、FR4、F4B(聚四氟こ烯)、HDPE(高密度聚こ烯，High Density Polyethylene)、ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene,丙烯腈-丁ニ烯-苯こ烯)、鐵電材料、或者鐵磁材料等。如圖I所示，本實施例中的寬頻透波材料包括兩層基板，即由非金屬材料制成的第一基板10和第二基板20，以及夾設于第一基板10與第二基板20之間且陣列排布的多個人造微結構30。透波材料的剖視圖如圖8所示，第一基板10與第二基板20之間排布有多個人造微結構，形成ー層人造微結構層A。第一基板10和第二基板20優(yōu)先選取介電常數(shù)為2.2 4. 3，損耗角正切不超過0. 01的材料。人造微結構30為導電材料制成的具有一定幾何圖案的平面結構。這里的導電材料，可以是金、銀、銅等導電性能良好的金屬材料，或者主要成分為金、銀、銅中的一種或兩種的合金材料，也可以是碳納米管、摻鋁氧化鋅、銦錫氧化物等可以導電的非金屬材料。本專利技術中，優(yōu)選銅或銀。人造微結構30的具體幾何形狀圖案見圖2和圖3，人造微結構30包括具有兩個對稱的開ロ K的圓形結構31以及經(jīng)過所述圓形結構31中心的一字形結構32，兩個開ロ K分別位于一字形結構32的兩側。在本專利技術ー實施例中，如圖2-3所不,兩個開ロ K相對于ー字形結構32對稱分布。圖示的人造微結構的數(shù)目僅為示意，僅用于說明人造微結構之間的排布情況，不作為對本專利技術的限制。一字形結構32和圓形結構31由金屬絲構成，在本專利技術優(yōu)選實施例中，一字形結構 32和圓形結構31的金屬絲的寬度w相等,w為0. I 0. 3mm。圓形結構31的直徑a為3 3.9mm。兩個開ロ K的長度相等，開ロ K的長度b為I. 2 I. 8mm。開ロ K與一字形結構32的間距為C。下面將結合具體實施例來說明本專利技術的寬頻透波材料的應用效果。在一實施例中，相鄰的兩個人造微結構30的中心之間的距離為4mm，圓形結構31的直徑a = 3. 6mm,寬度w = 0. 2mm。一字形結構32的經(jīng)過圓形結構31的中心，且與圓形結構31相接，長度為3.2謹，寬度w = 0. 2謹。開ロ K的長度b = I. 5謹。開ロ K與一字形結構32的間距C =1.476mm。金屬絲為金絲、銀絲或銅絲，或者為含有金、銀或銅的合金絲。第一基板10與第ニ基板20的厚度分別為2mm，人造微結構30的厚度為0. 018mm。在本專利技術ー實施例中，第一基板10和第二基板20由介電常數(shù)為2. 8，損耗角正切為0. 01的ABS材料制得。第一基板10和第二基板20之間通過填充液態(tài)基板原料或者通過組裝相互連接在一起。人造微結構30通過蝕刻的方式附著在第一基板10上，當然人造微結構30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基板10或第二基板20上。第一基板10和第二基板20也可以采用其他材料制成，比如陶瓷、HIPS (耐沖擊性聚苯こ烯，Highimpact polystyrene)材料、鐵電材料、鐵氧材料或者鐵磁材料制成。對具有上述參數(shù)的寬頻透波材料進行仿真，其S參數(shù)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種寬頻透波材料，其特征在于，包括至少一個由非金屬材料制成的第一基板以及附著在第一基板上且陣列排布的多個人造微結構，所述人造微結構包括具有兩個對稱的開口的圓形結構以及經(jīng)過所述圓形結構中心的一字形結構，所述兩個開口分別位于所述一字形結構的兩側。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：劉若鵬，趙治亞，法布里齊亞·蓋佐，易翔，
申請(專利權)人：深圳光啟創(chuàng)新技術有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：