CN204577589U - 天线罩及具有其的天线系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种天线罩及具有其的天线系统。该天线罩包括：基体；导电几何结构层，设置在基体上，导电几何结构层包括多个十字型结构和多个片状结构，多个十字型结构间隔设置，各片状结构位于相邻的四个十字型结构围成的区域内。该天线罩可以解决现有技术中天线罩的透波频带很窄，导致天线罩的扫描角的稳定性差的问题。

Description

天线罩及具有其的天线系统

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，具体而言，涉及一种天线罩及具有其的天线系统。

背景技术

天线通常被置于露天的工作环境中，因此天线直接受到外部环境(例如日光、风雨雪等)的影响，使得天线的寿命缩短、电气性能降低，以致天线的稳定性变差。起到保护天线正常工作作用的天线罩，首先应具备的电磁性能就是高性能透波，因为天线接收和发射信号都要透过这个外壳(天线罩)进行传输。

在现有技术中，天线罩往往采用介电常数低、损耗小的复合树脂材料或者陶瓷基板进行制作。陶瓷基板主要用于高温环境，而复合树脂材料则无法用于高温环境。

现有的天线罩的主要缺陷在于：天线罩的透波频带很窄，导致天线罩的扫描角的稳定性差。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种天线罩及具有其的天线系统，以解决现有技术中天线罩的透波频带很窄，导致天线罩的扫描角的稳定性差的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种天线罩，包括：基板；导电几何结构层，设置在基板上，导电几何结构层包括多个十字型结构与多个片状结构，多个十字型结构间隔设置，各片状结构位于相邻的四个十字型结构围成的区域内。

进一步地，基板包括第一基板与第二基板，导电几何结构层夹设在第一基板与第二基板之间。

进一步地，第一基板的厚度h1与第二基板的厚度h2满足：h1≤h2。

进一步地，第一基板与第二基板为陶瓷基板或者复合材料基板。

进一步地，基体还包括流延片，流延片设置在基体上，导电几何结构层设置在流延片上。

进一步地，流延片包括第一流延片与第二流延片，导电几何结构层夹设在第一流延片与第二流延片之间，且第一流延片及第二流延片设置在第一基板与第二基板之间。

进一步地，第一流延片与第一基板之间还设置有第一粘结层，第二流延片与第二基板之间设置有第二粘结层。

进一步地，片状结构为方片。

进一步地，多个十字型结构呈阵列分布。

进一步地，天线罩包括多层导电几何结构层，多层导电几何结构层间隔设置，相邻两层导电几何结构层的十字型结构上下错开设置。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种天线系统，包括天线罩，天线罩为前述的天线罩。

应用本实用新型的技术方案，该天线罩包括基体与设置在基体上的导电几何结构层，导电几何结构层包括多个十字型结构与多个片状结构，多个十字型结构间隔设置，各片状结构位于相邻的四个十字型结构围成的矩形区域内。本实用新型的天线罩通过导电几何结构层与基体的组合形成了性能具有特殊电磁响应的超材料，通过导电几何结构层的设置改变基体材料的介电常数与磁导率，从而有效控制电磁波的传播特性，使得7-13GHz范围内的电磁波的透波率在90％以上，有效解决了天线罩的透波频带很窄，导致天线罩的扫描角的稳定性差的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的天线罩的第一实施例的结构剖视图示意图；

图2示出了图1的实施例的天线罩的导电几何结构层的结构示意图；

图3示出了图1的实施例的天线罩的透波效果曲线图；

图4示出了本实用新型的天线罩的第二实施例的导电几何结构层的分布示意图；

图5示出了本实用新型的天线罩的第三实施例的导电几何结构层的分布示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、基体；20、导电几何结构层；21、十字型结构；23、方片；11、第一基板；12、第二基板；13、第一流延片；14、第二流延片；31、粘结层；32、第二粘结层。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

技术术语：

超材料：是一种具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合材料，通过对人造微结构(导电几何结构)的有序排列，改变了空间中每点的相对介电常数和磁导率。超材料是一种以导电几何结构为基本单元并以特定方式进行空间排布的具有特殊电磁响应的新型材料，其对电磁响应的特征往往不取决于其构成材料的本征性质，而是由其导电几何结构的特征所决定，并且超材料可以在一定范围内实现普通材料无法具备的折射率、磁导率以及吸波极化性能，从而可以有效控制电磁波的传播特性。

如图1和图2所示，本实施例提供了一种天线罩。该天线罩包括基体10和设置在基体10上的导电几何结构层20，导电几何结构层20包括多个十字型结构21与多个片状结构22，如图2所示，本实施例的十字型结构21与片状结构22粘接固定在基体10上，多个十字型结构21间隔设置，各片状结构22位于相邻的四个十字型结构21围成的矩形区域内。在本实施例中，矩形区域是指四个十字型结构21的中心点连线在导电几何结构层20上形成的矩形区域。

在本实用新型的第一实施中，四个十字型结构21围成的矩形区域是指各十字型结构21的互不相连的横边与纵边相互围成的矩形区域，如图2所示。

本实用新型的天线罩通过导电几何结构层与基体的组合形成了性能具有特殊电磁响应的超材料，通过导电几何结构层的设置改变基体材料的介电常数与磁导率，从而有效控制电磁波的传播特性，使得7-13GHz范围内的电磁波的透波率在90％以上，有效解决了天线罩的透波频带很窄，导致天线罩的扫描角的稳定性差的问题。

导电几何结构层可以使用任意导电材料，可以是金属材料，例如金、银或铜或几种金属的混合物，优选采用铜，所使用的金属材料的原始形态可以是固体、液体、流状体或粉状物；也可以是非金属材料，如导电油墨。

在本实施例中，基体10包括第一基板11与第二基板12，导电几何结构层20夹设在第一基板11与第二基板12之间。第一基板11和第二基板12均采用陶瓷(石英增强二氧化硅，氮化硅)制造，以使该天线罩适用于高温环境，并且增强天线罩的强度。本实施例的陶瓷材料的介电常数为2.6，该陶瓷的损耗率为0.005。

优选地，第一基板11的厚度h1与第二基板12的厚度h2满足：h1≤h2。在本实施例中，第一基板11的厚度h1取值在1.5mm至8mm之间，优选地h1＝2.0mm，第二基板12的厚度h2取值在7.5mm至8.5mm之间，优选地h2＝8mm。在另一优选实施例中，第一基板11的厚度与第二基板12的厚度相等。当然，本领域技术人员可以知道，该天线罩的第一基板11和第二基板12的厚度可以根据使用现场的具体条件来决定各自的厚度，在特殊的高温环境中，第一基板11的厚度可能会改变为大于第二基板12的厚度。

如图1所示，在本实施例的天线罩中，基体10还包括流延片，流延片夹设在第一基板11与第二基板12之间，导电几何结构层20设置在流延片上，进一步地，导电几何结构层20可以印刷在流延片上，导电几何结构层20可以是金属薄片粘贴在流延片上，导电几何结构层20还可以使用压合工艺压合在流延片上。更进一步地，导电几何结构层20可以喷射在流延板上或者溅射在流延板上。

具体地，流延片包括第一流延片13与第二流延片14，导电几何结构层20夹设在第一流延片13与第二流延片14之间，且第一流延片13及第二流延片14设置在第一基板11与第二基板12之间。本实施例的第一流延片13与第二流延片14尺寸(面积和厚度)相同，以减少电磁波在通过该天线罩时的损耗率，增强透波能力。当第一流延片13与第二流延片14的尺寸相同时，它们的厚度均为0.15mm。当然，第一流延片13和第二流延片14的厚度也可以根据具体的应用环境而不同，即第一流延片13与第二流延片14的面积相等，但是两者的厚度不相等。

优选的，导电几何结构层20的单层厚度为0.01mm至0.03mm，在本实施例中，其厚度选择为0.018mm。

流延片介电常数为2.7，其损耗率0.005。

在本实施例中，第一流延片13与第一基板11之间设置有第一粘结层31，第二流延片14与第二基板12之间设置有第二粘结层32。相同地，第一流延片13与第二流延片14之间也利用粘结层粘接固定。

如图2所示，在本实施例中，片状结构为方片23。进一步地，正方形片的边长L1满足：2.0mm≤L1≤3.2mm。本实施例的方片23的边长为2.6mm。多个十字型结构21呈阵列分布。进一步地，相邻的两个十字型结构21的间隔距离L2满足：0.85mm≤L2≤1.25mm。本实施例的十字型结构包括相互垂直的横边和纵边，横条的长度b1与纵条的长度b2满足：b1＝b2，且3.7mm≤b1≤4.7mm。优选地，该天线罩的十字型结构21横边与纵边的长度均为4.2mm，形成十字型结构的金属线的宽度为0.1mm至0.5mm，优选为0.2mm。十字型结构21的横边和纵边的长度也可以不相等。

在实际应用该天线罩的过程中，为了更好地调节超材料的相对介电常数与磁导率，因此，天线罩包括多层导电几何结构层20，多层导电几何结构层20间隔设置，并且为了避免共振，相邻两层导电几何结构层20的十字型结构21上下错开设置。

如图3所示，为本实施例的天线罩的CST仿真结果的曲线图。本领域技术人员可以知道，电磁波在7-13GHz范围内该天线罩的透波率在90％(-1dB)以上。

如图4所示为本实用新型的天线罩的第二实施例的导电几何结构层的分布示意图。在本实施例中，相邻四个十字型结构21围绕设置在一个方片23的外侧，并且，每个十字型结构21与方片23的相应边一一对应地设置，即方片23的一边与十字型结构21的一边平行且长度相等。在其他实施例中，方片23的任意一边与十字型结构21的一边平行但是长度不等；或者方片23的四个边中的任意一边与十字型结构21的两条边均不平行，呈预设的角度设置。

在本实施例中，各个十字型结构21与方片23之间的间隔X可以相等，也可以不相等。

如图5所示为本实用新型的天线罩的第三实施例的导电几何结构层的分布示意图。该实施例的四个相邻的十字型结构21在第二实施例的基础上以方片23的中心为旋转中心顺时针转过一定的角度。

本实施例的导电几何结构层所应用的金属材料为铜或银材料，也可以为非金属材料，如导电油墨。

上述实施例列举了十字型结构21为4个的情况，在具体的实施过程中，十字型结构21的数量可以根据具体的电磁特性需求设定。

根据本实用新型的另一个方面，提供了一种天线系统，包括天线罩，该天线罩为前述的天线罩。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种天线罩，其特征在于，包括：

基体(10)；

导电几何结构层(20)，设置在所述基体(10)上，所述导电几何结构层(20)包括多个十字型结构(21)和多个片状结构，所述多个十字型结构(21)间隔设置，各所述片状结构位于相邻的四个所述十字型结构(21)围成的区域内。

2.根据权利要求1所述的天线罩，其特征在于，所述基体(10)包括第一基板(11)与第二基板(12)，所述导电几何结构层(20)夹设在所述第一基板(11)与所述第二基板(12)之间。

3.根据权利要求2所述的天线罩，其特征在于，所述第一基板(11)的厚度h1与所述第二基板(12)的厚度h2满足：h1≤h2。

4.根据权利要求2所述的天线罩，其特征在于，所述第一基板(11)与所述第二基板(12)为陶瓷基板或者复合材料基板。

5.根据权利要求2所述的天线罩，其特征在于，所述基体(10)还包括流延片，所述流延片设置在所述基体(10)上，所述导电几何结构层(20)设置在所述流延片上。

6.根据权利要求5所述的天线罩，其特征在于，所述流延片包括第一流延片(13)与第二流延片(14)，所述导电几何结构层(20)夹设在所述第一流延片(13)与所述第二流延片(14)之间，且所述第一流延片(13)及所述第二流延片(14)设置在所述第一基板(11)与所述第二基板(12)之间。

7.根据权利要求6所述的天线罩，其特征在于，所述第一流延片(13)与所述第一基板(11)之间还设置有第一粘结层(31)；所述第二流延片(14)与所述第二基板(12)之间设置有第二粘结层(32)。

8.根据权利要求1所述的天线罩，其特征在于，所述片状结构为方片(23)。

9.根据权利要求1所述的天线罩，其特征在于，所述多个十字型结构(21)呈阵列分布。

10.根据权利要求1至9中任一项所述天线罩，其特征在于，所述天线罩包括多层导电几何结构层(20)，所述多层导电几何结构层(20)间隔设置，相邻两层所述导电几何结构层(20)的十字型结构(21)上下错开设置。

11.一种天线系统，包括天线罩，其特征在于，所述天线罩为权利要求1至10中任一项所述的天线罩。