CN107508045B - 一种宽带电磁透明增强装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种宽带电磁透明增强装置，包括弱电磁透明材料、第一电磁增透板、第二电磁增透板以及黏胶。第一、第二电磁增透板上分别等间距的挖出外形尺寸相同的空气孔调节其等效介电常数，第二电磁增透板所用材料及空气孔尺寸和排布方式可以与第一电磁增透板不同。第一电磁增透板通过黏胶表贴在弱电磁材料的正面，第二电磁增透板通过黏胶表贴在弱电磁材料的反面。加载第一、第二电磁增透板之后的弱电磁透明材料，在较宽频带范围内电磁信号透过的强度有极大提高，实现透射电磁信号的增强。本发明可以根据不同材质的弱电磁透明材料及其工作的频段，恰当选择不同厚度不同介电常数的增透板，选材方便，制作简单，成本较低。

Description

一种宽带电磁透明增强装置
技术领域
本发明属于微波毫米波电磁通讯领域，涉及一种电磁透明增强装置。
背景技术
随着现代通信的高速发展，5G时代即将到来，为了获得更大的通信容量和速率，通信频段提高到了毫米波段。但是现代化城市中的高楼大厦玻璃幕墙等对通讯信号的损耗极大，限制了通讯的距离和质量。另外在穿墙雷达探测、成像系统等应用场合，较高的电磁信号透过率能够获得更大的接收信噪比，得到较好的探测效果。因此，宽带电磁透明增强装置的改进设计是科学界以及工业界的一大热点。
为了实现窗户玻璃对特定频段的电磁信号的增透特性，E.A.Parker等人设计了一种基于玻璃的频率选择表面来提高400MHz频率附近电磁信号的透射率而抑制600MHz-2000MHz频带内电磁信号的透过(E.A.Parker, J.C.Batchelor,K.W.Sowerby,“Frequencyselectively screened office incorporating convoluted FSS window”vol.46,pp.5-6,2010)，通过表贴在玻璃上的弯折型频率选择表面来实现频段的选择透过特性。只是该设计结构复杂，加工制作复杂，另外由于金属频率选择表面的引入不可避免的增加了额外的损耗，在毫米波段这种金属损耗会更加严重。另外由于金属频率选择表面的谐振特性带来的窄带特性也是不可避免的。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种电磁增透板加载的宽带电磁透明电磁增强装置，实现电磁信号的高透过性。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种宽带电磁透明增强装置，包括常用弱电磁透明材料、第一电磁增透板、第二电磁增透板以及用于固定用的黏胶；所述第一电磁增透板通过黏胶表贴在弱电磁透明材料的正面；所述第二电磁增透板通过黏胶表贴在弱电磁透明材料的反面。
进一步的，所述第一电磁增透板由一层介电常数值大于空气介电常数的低损耗材料制备而成；第一电磁增透板上等间距挖出外形尺寸相同的空气孔，调整空气孔的外形尺寸以及间距可以改变第一电磁增透板的等效介电常数。
进一步的，所述第二电磁增透板由一层介电常数值大于空气介电常数的低损耗材料制备而成，第二电磁增透板所用材料与第一电磁增透板所用材料可以是两种不同的材料；第二电磁增透板上等间距挖出外形尺寸相同的空气孔，调整空气孔的外形尺寸以及间距可以改变第二电磁增透的等效介电常数；第二电磁增透板上的空气孔尺寸以及排布方式可以与第一电磁增透板上的空气孔尺寸以及排布方式不一样。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
(1)本发明所采用的第一电磁增透板以及第二电磁增透板，具有极低的损耗特性，对电磁信号的通过几乎不带来额外的插损；同时第一电磁增透板以及第二电磁增透板能够调节弱电磁透明材料和工作媒质之间的匹配特性，大大降低反射波的强度；
(2)本发明所采用的第一电磁增透板以及第二电磁增透板，其等效介电常数可以由弱电磁透明材料以及应用环境媒质介电常数计算得到，而采用不同尺寸的空气孔能够有效的调节增透板的等效介电常数，材料选取范围较广，成本较低；
(3)本发明采用非谐振式结构增强电磁信号的透过率，能够实现宽频带内的电磁增强效果，实现宽带电磁信号低损耗透过的需求；
(4)本发明可以通过改变第一、第二增透板剖面及空气孔的尺寸来轻松实现不同频段内的电磁信号增强作用，可应用的频段范围较广。
本发明的目的、特征及优点将结合实施例，参照附图作如下进一步的说明。
附图说明
图1是本发明的总体结构展开示意图
图2是本发明的实际作用效果图
具体实施方式
如图1的总体结构展开示意图所示，一种宽带电磁透明增强装置包括弱电磁透明材料1、第一电磁增透板2，第二电磁增透板3以及黏胶4；所述弱电磁透明材料1厚度为5mm，相对介电常数为7.0，损耗角正切为0.05；所述第一电磁增透板厚度为1.5mm，通过黏胶4表贴在弱电磁透明材料1 的正面；所述第二电磁增透板厚度为1.4mm，通过黏胶4表贴在弱电磁材料1的反面；
进一步的，所述第一电磁增透板2所用介质材料相对介电常数为6.15，损耗角正切为0.0027；第一电磁增透板2上等间距挖出外形尺寸相同的空气孔，图1中所示空气孔外形为圆柱形，圆柱底面圆半径为1.5mm，高度与第一电磁增透板2的厚度相同为1.5mm，空气孔呈矩形栅格排列，间距为4mm；调整空气孔的外形尺寸以及间距可以改变第一电磁增透板2的等效介电常数；
进一步的，所述第二电磁增透板3所用介质材料相对介电常数为4.4，损耗角正切为0.0023；第二电磁增透板3上等间距挖出外形尺寸相同的空气孔，图1中所示空气孔为方形，高度与第二电磁增透板3厚度相同为 1.4mm，底面外形为正方形，边长3.1mm，空气孔呈矩形栅格排列，间距为 4mm；调整空气孔的外形尺寸以及间距可以改变第二电磁增透板3的等效介电常数；第二电磁增透板3上的空气孔尺寸以及排布方式可以与第一电磁增透板2上的空气孔尺寸以及排布方式不一样；
图2给出了本具体实施作用效果图，显示了弱电磁透明材料加载电磁增透板前后电磁波透射系数的变化情况；加载第一、第二电磁增透板之后，在28GHz频点处，弱电磁材料对透射电磁波损耗降低到-1.79dB，比未加载之前改善了3.06dB，在整个频段范围内对电磁透射系数都有不同程度提高。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种宽带电磁透明增强装置，包括弱电磁透明材料（1），第一电磁增透板（2），第二电磁增透板（3）以及黏胶（4），其特征在于：第一电磁增透板（2）通过黏胶（4）表贴在弱电磁透明材料（1）的正面；第二电磁增透板（3）通过黏胶（4）表贴在弱电磁透明材料（1）的反面；所述第一电磁增透板（2）由一层介电常数值大于空气介电常数的低损耗材料制备而成；第一电磁增透板（2）上等间距挖出外形尺寸相同的空气孔，调整空气孔的外形尺寸以及间距可以改变第一电磁增透板（2）的等效介电常数；所述第二电磁增透板（3）由一层介电常数值大于空气介电常数的低损耗材料制备而成，第二电磁增透板（3）所用材料与第一电磁增透板（2）所用材料为两种不同的材料；第二电磁增透板（3）上等间距挖出外形尺寸相同的空气孔，调整空气孔的外形尺寸以及间距可以改变第二电磁增透板（3）的等效介电常数；第二电磁增透板（3）上的空气孔尺寸以及排布方式与第一电磁增透板（2）上的空气孔尺寸以及排布方式不一样。
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