CN107017461B - 带通超材料结构和天线罩 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带通超材料结构和天线罩。其中，该带通超材料结构包括至少一个介质层和设置于所述介质层上的导电层，所述导电层由多个周期排布的导电几何结构构成，所述多个导电几何结构连接为一体结构，所述导电几何结构上开设有镂空孔，所述导电几何结构的内沿周上设置有多个延伸部。本发明中带通超材料结构的带内透波具有宽频宽角的特性，即在很大角度范围及频率范围内，带内都能保持非常高的透波率，而带外也具有非常高的截止特性，从而能够解决现有的透波范围小的技术问题。

Description

带通超材料结构和天线罩
技术领域
本发明涉及天线领域，具体而言，涉及一种带通超材料结构和天线罩。
背景技术
随着无线通信技术的飞速发展，滤波器的使用也越来越广泛，利用滤波器对信号进行滤波处理，实现信号识别和去噪的效果。带通超材料结构是滤波器中的一种，带通超材料结构是允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的设备。
目前的带通超材料结构的可透波频段主要是8.2GHz-9.2GHz，透波范围较小，仅有1GHz；而且，目前的带通超材料结构仅针对这一种频段范围的电磁波透波，尚无对应其他可透波频段范围的带通超材料结构。
针对相关技术中的带通超材料结构的透波范围小的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种带通超材料结构和天线罩，以至少解决现有的透波范围小的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种带通超材料结构，包括：至少一个介质层和设置于所述介质层上的导电层，所述导电层由多个周期排布的导电几何结构构成，所述多个导电几何结构连接为一体结构，所述导电几何结构上开设有镂空孔，所述导电几何结构的内沿周上设置有多个延伸部。
进一步地，所述延伸部为在所述导电几何结构的内沿周上形成的凹槽；或者，所述延伸部为在所述导电几何结构的内沿周上形成的凸起。
进一步地，所述导电几何结构的外沿周为多边形或者圆形，所述内沿周上设置的延伸部为多边形或者圆形的结构。
进一步地，所述导电几何结构的外沿周为正方形，所述内沿周上设置的延伸部为正方形的结构。
进一步地，所述延伸部分别位于所述导电几何结构的内侧各边的中间位置。
进一步地，所述导电层的厚度为0.0144毫米至0.0216毫米，所述导电几何结构的边长为3.44毫米至5.16毫米。
进一步地，所述介质层的介电常数为2.56至3.8，损耗角正切为0.0024至0.0036，厚度为0.02毫米至0.03毫米。
进一步地，所述带通超材料结构还包括设置在介质层两侧的绝缘层，所述绝缘层为预浸料基板，所述预浸料基板的介电常数为2.28至3.42，损耗角正切为0.0036至0.0054，厚度为2.64毫米至3.96毫米。
进一步地，所述介质层和设置在介质层两侧的绝缘层形成功能层结构，在所述功能层结构为至少两层时，所述带通超材料结构还包括：蜂窝基板，其中，相邻的所述两层功能层结构之间设置有一层所述蜂窝基板。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种天线罩，包括：具有上述带通超材料结构。
在本发明实施例中，提供一种带通超材料结构，该带通超材料在介质层上周期阵列有一体结构的多个导电几何结构，导电几何结构的内沿周上设置有多个延伸部，该一体结构的多个导电几何结构相当于电感，导电几何结构内沿周上设置的延伸部与内沿周一起相当于电容，因此可等效为在介质层上设置有多个连接的LC电路，该电路会感应电磁场，进而影响带通超材料结构的介电常数和磁导率，使得带通超材料结构的带内透波具有宽频宽角的特性，即在很大角度范围及频率范围内，带内都能保持非常高的透波率，而带外也具有非常高的截止特性，从而能够解决现有的透波范围小的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，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：
图1是根据本发明实施例的一种可选的带通超材料结构的结构示意图；
图2是根据本发明实施例的一种可选的导电几何结构的结构示意图；
图3是根据本发明实施例的另一种可选的导电几何结构的结构示意图；
图4是根据图2所示的导电几何结构的排布示意图；
图5是根据本发明实施例的另一种可选的带通超材料结构的截面示意图；
图6是根据本发明实施例的一种带通超材料结构的仿真结果示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
根据本发明实施例，提供了一种带通超材料结构，如图1所示，包括至少一个介质层10和设置于该介质层10上的导电层11，该导电层11由多个周期排布的导电几何结构12构成，该多个导电几何结构12连接为一体结构，该导电几何结构12上开设有镂空孔13，该导电几何结构12的内沿周上设置有多个延伸部14。
这样，每个导电几何结构12都可以看作是一个环形体结构及环形体结构中间处的镂空孔13，该环形体结构相当于电感，延伸部14与内沿周一起相当于电容，进而，由电感及电容形成的该带通超材料结构的带内透波具有宽频宽角的特性，即在很大角度范围及频率范围内，带内都能保持非常高的透波率，而带外也具有非常高的截止特性，从而能够解决现有的透波范围小的技术问题。
可选地，如图2所示，该延伸部14为在该导电几何结构12的内沿周上形成的凹槽，该凹槽相当于上述的电容；或者，如图3所示，该延伸部14为在该导电几何结构12的内沿周上形成的凸起，该凸起与相邻两边的内沿周一起等效形成两个电容。
可选地，该导电几何结构12的外沿周为多边形或者圆形，优选为正方形；该延伸部14为多边形或者圆形的结构，优选为正方形的结构。这样，导电几何结构12和延伸部14呈正方形使得本发明实施例提供的带通超材料结构设计简单，等效电路规则。
需要说明的是，图2和图3所示的导电几何结构12和延伸部14都以正方形为例描述的，本发明实施例不作限定。
可选地，该延伸部14位于该延伸部14的内侧的中间位置，延伸部14位于延伸部14的内侧的中间位置使得本发明实施例提供的带通超材料结构的TE(Transverse Electric，横向电场)和TM(Transverse Magnetic，横向磁场)的响应相同，从而在很大角度范围及频率范围内，带内都能保持较高的透波率，而带外也具有较高的截止特性。
可选地，该导电几何结构12可以是金属结构，优选为铜结构，在本发明一种可能的实现方式中，该导电层11可以是导电铜板，并在该导电铜板上开设镂空孔13形成导电几何结构12。
可选地，该导电层11的厚度为0.0144毫米至0.0216毫米，优选为0.018毫米，该导电几何结构12的边长为3.44毫米至5.16毫米，优选为4.3毫米。
可选地，该介质层10的介电常数为2.56至3.8，优选为3.2，损耗角正切为0.0024至0.0036，优选为0.003，厚度为0.02毫米至0.03毫米，优选为0.025毫米。
可选地，带通超材料结构还包括设置在介质层10两侧的绝缘层,该绝缘层为预浸料基板，所述预浸料基板的介电常数为2.28至3.42，优选为2.85，损耗角正切为0.0036至0.0054，优选为0.045分贝，厚度为2.64毫米至3.96毫米，优选为3.3毫米。
在本发明一种可能的实现方式中，功能层结构包括所述介质层10和设置在介质层10两侧的绝缘层，在所述功能层结构为至少两层时，该带通超材料结构还包括：蜂窝基板，其中，相邻的该两层功能层结构之间设置有一层该蜂窝基板。该带通超材料结构还包括：胶膜基板，其中，该胶膜基板设置在该功能层结构和该蜂窝基板之间，该功能层结构和该蜂窝基板通过该胶膜基板上的胶膜粘接在一起。
需要说明的是，本发明实施例中，导电层11由多个周期排布的导电几何结构12构成，如图4所示，图4所示的导电层11由九个导电几何结构12按照周期阵列排布构成，当然，本发明实施例并不局限于此，该导电层11也可以由其他数量的导电几何结构12按照周期排布构成，以满足用户对透波特性的需求。
示例地，如图5所示的一种带通超材料结构的截面示意图可知，该导电层11设置两层介质层10之间，两层介质层10的外侧(即远离导电层11的一侧)设置有绝缘层52，绝缘层52的外侧(即远离导电层11的一侧)设置有蜂窝基板53且绝缘层52和蜂窝基板53之间通过胶膜基板54连接。这样，采用上述带通超材料结构能够达到良好的透波特性且插损较小。
图6提供了一种采用上述带通超材料结构进行TE模滤波仿真的效果示意图，由图6可以看出，工作频率在12.25GHz到14.5GHz范围内，透波率都大于-1dB；此外，带内透波具有宽频宽角的特性，即在很大角度范围(例如0°至70°)及频率范围(例如12.25GHz到14.5GHz)内，带内都能保持非常高的透波率，而带外也具有非常高的截止特性。
本发明实施例还提供一种天线罩，该天线罩包括上述实施例描述的带通超材料结构，采用该天线罩具有良好的透波率和截止特性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种带通超材料结构，其特征在于，包括至少一个介质层和设置于所述介质层上的导电层，所述导电层由多个周期排布的导电几何结构构成，所述多个导电几何结构连接为一体结构，所述导电几何结构上开设有镂空孔，所述导电几何结构的内沿周上设置有多个延伸部；其中，所述延伸部分别位于所述导电几何结构的内侧各边的中间位置；其中，所述延伸部为在所述导电几何结构的内沿周上形成的凹槽；或者，所述延伸部为在所述导电几何结构的内沿周上形成的凸起。
2.根据权利要求1所述的带通超材料结构，其特征在于，所述导电几何结构的外沿周为多边形或者圆形，所述内沿周上设置的延伸部为多边形或者圆形的结构。
3.根据权利要求2所述的带通超材料结构，其特征在于，所述导电几何结构的外沿周为正方形，所述内沿周上设置的延伸部为正方形的结构。
4.根据权利要求1所述的带通超材料结构，其特征在于，所述导电层的厚度为0.0144毫米至0.0216毫米，所述导电几何结构的边长为3.44毫米至5.16毫米。
5.根据权利要求1所述的带通超材料结构，其特征在于，所述介质层的介电常数为2.56至3.8，损耗角正切为0.0024至0.0036，厚度为0.02毫米至0.03毫米。
6.根据权利要求1所述的带通超材料结构，其特征在于，所述带通超材料结构还包括设置在介质层两侧的绝缘层，所述绝缘层为预浸料基板，所述预浸料基板的介电常数为2.28至3.42，损耗角正切为0.0036至0.0054，厚度为2.64毫米至3.96毫米。
7.根据权利要求6所述的带通超材料结构，其特征在于，所述介质层和设置在介质层两侧的绝缘层形成功能层结构，在所述功能层结构为至少两层时，所述带通超材料结构还包括：蜂窝基板，其中，相邻的所述两层功能层结构之间设置有一层所述蜂窝基板。
8.一种天线罩，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述的带通超材料结构。
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