CN207542400U - 滤波天线罩 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种滤波天线罩，该滤波天线罩包括：滤波组件，所述滤波组件包括介质层以及位于所述介质层的内表面或外表面的超构结构体；所述超构结构体包括：基板，具有相对的第一表面和第二表面；多个第一谐振器，阵列排布于所述第一表面，且各所述第一谐振器包括一第一谐振体微结构；多个第二谐振器，阵列排布于所述第二表面，且各所述第二谐振器包括一第二谐振体微结构；其中，每一所述第二谐振器与一所述第一谐振器相对且相互耦合。本实用新型可以达到对工作频带内电磁波的高效率透射和工作频带外电磁波的高效反射，同时，该滤波天线罩结构简单，易于制备，进而也降低了制作成本。

Description

滤波天线罩

技术领域

本实用新型涉及天线罩技术领域，尤其涉及一种滤波天线罩。

背景技术

超构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结构或复合材料。严格意义上，超构材料是一种单元尺度远小于工作波长的人工周期结构，在长波条件下，具有等效介电常数和等效磁导率，该电磁参数主要依赖于其基本组成单元的谐振特性。因而，可以通过改变基本组成单元的几何形状、尺寸以及排布方式等，来改变超构材料空间电磁参数的分布，使其产生预期的电磁响应，进而灵活控制电磁波的传播。由于其具有高效的电磁调控特性，超构材料在电磁屏蔽、电磁兼容、隐身、探测等多个领域具有广阔的应用前景，成为近年来国际学术界研究的热点之一。

天线罩设置在天线上方，用于保护天线系统免受风雨、冰雪、沙尘和太阳辐射等的影响，使天线系统工作性能比较稳定、可靠，同时减轻天线系统的磨损、腐蚀和老化，延长使用寿命。但是天线罩是天线前面的障碍物，对天线辐射波会产生吸收和反射，改变了天线的自由空间能量分布，并在一定程度上影响天线的电气性能。

随着移动互联网络的飞速发展，低频通讯资源几乎完全被利用，以致不同通讯系统间的电磁干扰日趋严重，倍频干扰尤为显著。然而，目前大量投建的基站天线罩较难达到工作频带内电磁波的高效率透射和工作频带外电磁波的高效反射，尤其是对倍频区域的电磁波的高效反射。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种滤波天线罩，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

根据本实用新型的一个方面，提供一种滤波天线罩，包括：

滤波组件，所述滤波组件包括介质层以及位于所述介质层的内表面或外表面的超构结构体；所述超构结构体包括：

基板，具有相对的第一表面和第二表面；

多个第一谐振器，阵列排布于所述第一表面，且各所述第一谐振器包括一第一谐振体微结构；

多个第二谐振器，阵列排布于所述第二表面，且各所述第二谐振器包括一第二谐振体微结构；其中，每一所述第二谐振器与一所述第一谐振器相对且相互耦合。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一谐振体微结构包括：

第一金属膜片，设置为由第一条形结构和第二条形结构形成的正交十字构成；

四个第二金属膜片，对称分布于所述正交十字结构形成的四个象限内。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第二金属膜片设置为直角弯折结构，且各所述第二金属膜片均在且所在的象限内与所述第一金属膜片之间形成直角弯折间隙。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一条形结构以及第二条形结构的宽度与所述直角弯折间隙的宽度相同。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一谐振体微结构还包括：

四个第三金属膜片，旋转对称的分布于所述十字结构形成的四个象限内；每一所述第三金属膜片均位于一所述第二金属膜片的弯折角内且与一所述第二金属膜片的一直角边垂直连接。

在本公开的一种示例性实施例中，第一条形结构和第二条形结构的长度相同，所述第二金属膜片的两个直角边长度相同。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第二谐振体微结构包括：

第四金属膜片，设置为中心具有正交十字镂空结构的正方形，且正交十字镂空结构与所述正方形同中心轴。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第四金属膜片与所述第一金属膜片同中心轴，且所述第一条形结构以及第二条形结构的长度大于所述正方形的边长。

在本公开的一种示例性实施例中，相邻的两个所述第二金属膜片之间的距离小于所述正交十字镂空结构的宽度。

在本公开的一种示例性实施例中，所述基板为聚四氟乙烯板。

本实用新型滤波天线罩包括滤波组件，所述滤波组件包括介质层以及位于所述介质层的内表面或外表面的超构结构体。所述超构结构体包括：基板，具有相对的第一表面和第二表面；多个第一谐振器，阵列排布于所述第一表面，且各所述第一谐振器包括一第一谐振体微结构；多个第二谐振器，阵列排布于所述第二表面，且各所述第二谐振器包括一第二谐振体微结构；其中，每一所述第二谐振器与一所述第一谐振器相对且相互耦合。一方面，通过位于介质层的内表面或外表面的超构结构体调节介电常数和磁导率，使得电磁波在通过具有该超构结构体的天线罩时，达到对工作频带内电磁波的高效率透射和对工作频带外电磁波的高效反射，尤其是对倍频区域的电磁波的高效反射；另一方面，该滤波天线罩结构简单，易于制备，进而也降低了制作成本。

附图说明

通过参照附图来详细描述其示例性实施例，本实用新型的上述和其它特征及优点将变得更加明显。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本实用新型一示例性实施例中提供的滤波组件的结构示意图；

图2为本实用新型一示例性实施例中提供的超构结构体的示意图；

图3为本实用新型一示例性实施例中提供的多个第一谐振器阵列排布的示意图；

图4为本实用新型一示例性实施例中提供的多个第二谐振器阵列排布的示意图；

图5为本实用新型一示例性实施例中提供的第一谐振体微结构的示意图；

图6为本实用新型一示例性实施例中提供的第二谐振体微结构的示意图；

图7为本实用新型一示例性实施例中提供的滤波天线罩的透射系数和反射系数随电磁波频率变化的示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按照比例绘制。图中相同的附图标记标识相同或相似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

本示例实施方式中提供了一种滤波天线罩，参照图1～6所示，该滤波天线罩可以包括：

滤波组件，所述滤波组件可以包括介质层1以及位于所述介质层1的内表面或外表面的超构结构体2(在图1中，所述超构结构体2位于所述介质层1外表面)；所述超构结构体2可以包括：

基板21，具有相对的第一表面和第二表面；

多个第一谐振器22，阵列排布于所述第一表面，且各所述第一谐振器22包括一第一谐振体微结构221；

多个第二谐振器23，阵列排布于所述第二表面，且各所述第二谐振器23包括一第二谐振体微结构231；其中，每一所述第二谐振器23与一所述第一谐振器22相对且相互耦合。

在本示例性实施例中，所述介质层1起承重作用，可以选择成本较低且可以起到称重作用的材料，例如，可以采用PVC(聚氯乙烯)材料，但本示例性实施例中的介质层1的材料不限于此。所述介质层1的厚度可以根据对机械性能的需求确定，例如，介质层1采用PVC(聚氯乙烯)材料时，该PVC的厚度可以为0.3mm。所述超构结构体2可以通过热压或粘合技术嵌于所述介质层1的内表面或外表面。

在本示例性实施例中，所述基板21可以为聚四氟乙烯板，所述基板21还可以为采用其他材料制成的基板，例如，陶瓷材料、铁电材料、铁氧材料、或者铁磁材料等。所述基板21的厚度可以根据实际需求进行设定，例如，在所述基板21为聚四氟乙烯板时，其厚度可以为0.2mm。

所述第一谐振器22可以采用蚀刻技术阵列排布于所述第一表面。当然，所述第一谐振器22还可以采用电镀、印刷电路板、钻刻、光刻、电子刻或者离子刻等技术阵列排布于所述第一表面。同理，所述第二谐振器23可以采用蚀刻技术阵列排布于所述第二表面。当然，所述第二谐振器23还可以采用电镀、印刷电路板、钻刻、光刻、电子刻或者离子刻等技术阵列排布于所述第二表面。

所述第一谐振器22可以采用导电材料制成，例如，金属(如、铜、银等)、石墨、碳纳米、ITO(掺锡氧化铟)等。同理，所述第二谐振器23可以采用导电材料制成，例如，金属(如、铜、银等)、石墨、碳纳米、ITO(掺锡氧化铟)等。

所述第一谐振体微结构221可以包括：第一金属膜片2211，设置为由第一条形结构和第二条形结构形成的正交十字构成；四个第二金属膜片2212，对称分布于所述正交十字结构形成的四个象限内。

进一步的，所述第二金属膜片2212可以设置为直角弯折结构，且各所述第二金属膜片2212均在且所在的象限内与所述第一金属膜片2211之间形成直角弯折间隙2214。

再进一步的，所述第一条形结构以及第二条形结构的宽度W0与所述直角弯折间隙2214的宽度W1相同，均为0.4mm。

再进一步的，第一条形结构和第二条形结构的长度L1相同，所述第二金属膜片2212的两个直角边长度L2相同。在本示例性实施例中，所述第一条形结构和第二条形结构的长度L1为5.5mm。所述第二金属膜片2212的两个直角边的长度L2为2.15mm。所述第二金属膜片2212的两个直角边的宽度W3为0.2mm。

在此基础上，所述第一谐振体微结构221还可以包括：

四个第三金属膜片2213，旋转对称的分布于所述十字结构形成的四个象限内；每一所述第三金属膜片2213均位于一所述第二金属膜片2212的弯折角内且与一所述第二金属膜片2212的一直角边垂直连接。所述第三金属膜片2213的宽度W4为1.3mm。所述第三金属膜片2213与所述第二金属膜片2212的另一直角边的间隙W2为0.2mm。

在此基础上，第二谐振体微结构231可以包括：第四金属膜片2311，设置为中心具有正交十字镂空结构的正方形，且正交十字镂空结构与所述正方形同中心轴。所述正交十字镂空结构的长度L4为4.9mm，所述正交十字镂空结构的宽度W5为1.7mm。

进一步的，所述第四金属膜片2311与所述第一金属膜片2211同中心轴，且所述第一条形结构以及第二条形结构的长度L1大于所述正方形的边长L3。所述正方形的边长L3为5.3mm。

进一步的，相邻的两个所述第二金属膜片2212之间的距离小于所述正交十字镂空结构的宽度W5。

需要说明的是，上述数值均为本示例实施方式中各参数的具体取值，而不是对各参数的限定，本发明的其他示例实施方式中各参数的取值可以根据需要选择合适的数值。

图7中示出了本示例性实施例中的滤波天线罩的透射系数S21和反射系数S11随电磁波频率变化的示意图。该滤波天线罩中的介质层采用PVC材料(聚氯乙烯)，该介质层的厚度为3mm；第一谐振器以及第二谐振器均采用铜制成，厚度均为0.018mm，电导率均为5.8×107S/m；基板的介电常数为2.65(1-j0.001)。由图7可知，该滤波天线罩对3.5GHz附近频段内的无线通信电磁波有很好的透射率，对高频4.5～13.6GHz频段内电磁波有很高的反射率，有效的屏蔽了高频区域电磁波的干扰，尤其在7GHz附近，几乎达到类金属板的高效反射，进而，可有效抑制倍频区域的电磁波的干扰。

在本示例性实施例中，通过位于介质层的内表面或外表面的超构结构体调节介电常数和磁导率，使得电磁波在通过具有该超构结构体的天线罩时，达到对工作频带内电磁波的高效率透射和对工作频带外电磁波的高效反射，尤其是对倍频区域的电磁波的高效反射；此外，该滤波天线罩结构简单，易于制备，进而也降低了制作成本。

上述所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中，如有可能，各实施例中所讨论的特征是可互换的。在上面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本实用新型的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本实用新型的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本实用新型的各方面。

本说明书中使用“约”“大约”的用语通常表示在一给定值或范围的20％之内，较佳是10％之内，且更佳是5％之内。在此给定的数量为大约的数量，意即在没有特定说明的情况下，仍可隐含“约”“大约”“大致”“大概”的含义。

当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。

本说明书中，用语“一个”、“一”、“该”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包含”、“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

应可理解的是，本实用新型不将其应用限制到本说明书提出的部件的详细结构和布置方式。本实用新型能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本实用新型的范围内。应可理解的是，本说明书公开和限定的本实用新型延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本实用新型的多个可替代方面。本说明书所述的实施方式说明了已知用于实现本实用新型的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本实用新型。

Claims (9)

1.一种滤波天线罩，其特征在于，包括：

滤波组件，所述滤波组件包括介质层以及位于所述介质层的内表面或外表面的超构结构体；所述超构结构体包括：

基板，具有相对的第一表面和第二表面；

多个第一谐振器，阵列排布于所述第一表面，且各所述第一谐振器包括一第一谐振体微结构；

多个第二谐振器，阵列排布于所述第二表面，且各所述第二谐振器包括一第二谐振体微结构；其中，每一所述第二谐振器与一所述第一谐振器相对且相互耦合；

所述第一谐振体微结构包括：

第一金属膜片，设置为由第一条形结构和第二条形结构形成的正交十字构成；

四个第二金属膜片，对称分布于所述正交十字结构形成的四个象限内。

2.根据权利要求1所述的滤波天线罩，其特征在于，所述第二金属膜片设置为直角弯折结构，且各所述第二金属膜片均在且所在的象限内与所述第一金属膜片之间形成直角弯折间隙。

3.根据权利要求2所述的滤波天线罩，其特征在于，所述第一条形结构以及第二条形结构的宽度与所述直角弯折间隙的宽度相同。

4.根据权利要求2所述的滤波天线罩，其特征在于，所述第一谐振体微结构还包括：

四个第三金属膜片，旋转对称的分布于所述十字结构形成的四个象限内；每一所述第三金属膜片均位于一所述第二金属膜片的弯折角内且与一所述第二金属膜片的一直角边垂直连接。

5.根据权利要求2所述的滤波天线罩，其特征在于，第一条形结构和第二条形结构的长度相同，所述第二金属膜片的两个直角边长度相同。

6.根据权利要求2～5中任意一项所述的滤波天线罩，其特征在于，所述第二谐振体微结构包括：

第四金属膜片，设置为中心具有正交十字镂空结构的正方形，且正交十字镂空结构与所述正方形同中心轴。

7.根据权利要求6所述的滤波天线罩，其特征在于，所述第四金属膜片与所述第一金属膜片同中心轴，且所述第一条形结构以及第二条形结构的长度大于所述正方形的边长。

8.根据权利要求6所述的滤波天线罩，其特征在于，相邻的两个所述第二金属膜片之间的距离小于所述正交十字镂空结构的宽度。

9.根据权利要求1～5或7～8中任意一项所述的滤波天线罩，其特征在，所述基板为聚四氟乙烯板。