超材料及製備方法、超材料衛星天線及衛星接收系統的製作方法
2023-08-06 06:54:01
超材料及製備方法、超材料衛星天線及衛星接收系統的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種超材料及製備方法，所述超材料包括玻璃鋼第一支撐體、玻璃鋼第二支撐體及內置在所述玻璃鋼第一支撐體和所述玻璃鋼第二支撐體中間的超材料工作層，所述超材料工作層包括至少一個超材料工作片層，所述超材料工作片層包括基板和附著在所述基板表面的金屬微結構，所述基板為聚醯亞胺薄膜。還涉及利用該超材料製備的超材料衛星天線及衛星接收系統。採用聚醯亞胺薄膜作為基板並用玻璃鋼作為支撐體製備曲面超材料，克服了傳統的只能製備平面超材料的缺陷；將曲面超材料通過拼裝連接的方式可以製備出大型的中空圓柱體超材料衛星天線；該玻璃鋼支撐體還能使超材料衛星天線在室外惡劣的環境下保持良好的性能和較長的使用壽命。
【專利說明】超材料及製備方法、超材料衛星天線及衛星接收系統
【【技術領域】】
[0001]本發明涉及超材料領域，尤其涉及超材料及製備方法、超材料衛星天線及衛星接收系統。
【【背景技術】】
[0002]超材料是近十年來發展起來的對電磁波起調製作用的材料。超材料一般是由一定數量的金屬微結構附在具有一定力學、電磁學的基板上，這些具有特定圖案和材質的微結構會對經過其身的特定頻段的電磁波產生調製作用。
[0003]電子產品正向薄型化、高性能化和多功能化的方向發展，為此，基板材料不僅應具有較低的介電常數和介質損耗，還要具有優異的熱性能、電性能和機械性能。
[0004]目前超材料結構的實現是在剛性PCB或其他樹脂類板上製作金屬線完成，因此加工出的超材料為剛性的平板型結構，無法實現大型、曲面狀天線的製作。 【
【發明內容】
】
[0005]本發明所要解決的技術問題是:提供一種由玻璃鋼支撐體支撐的柔性超材料，及由該超材料製備的超材料衛星天線、衛星接收系統。
[0006]本發明解決上述技術問題所採用的技術方案是:一種超材料，所述超材料包括玻璃鋼第一支撐體、玻璃鋼第二支撐體及內置在所述玻璃鋼第一支撐體和所述玻璃鋼第二支撐體中間的超材料工作層，所述超材料工作層包括至少一個超材料工作片層，所述超材料工作片層包括基板和附著在所述基板表面的金屬微結構，所述基板為聚醯亞胺薄膜。
[0007]所述超材料工作層的表面還設置有反射板。
[0008]所述超材料工作層的表面緊貼於所述玻璃鋼第一支撐體和玻璃鋼第二支撐體的內壁。
[0009]所述超材料形狀為曲面狀。
[0010]所述超材料形狀為中空圓柱體。
[0011]一種超材料的製備方法，所述製備方法包括以下步驟:
[0012]根據預設的超材料單體形狀製備玻璃鋼第一支撐體和玻璃鋼第二支撐體；
[0013]通過熱熔膠將至少一個超材料工作片層、反射板依次覆到玻璃鋼第一支撐體的內壁上，然後將玻璃鋼第二支撐體覆到反射板上，形成預熱壓的夾層結構；
[0014]將預熱壓的夾層結構進行熱壓，獲得所需的超材料單體。
[0015]所述步驟還包括:
[0016]根據預設超材料的大小，將所獲得的多個超材料單體進行拼裝連接形成所需超材料。
[0017]一種超材料衛星天線，所述超材料衛星天線包括饋源及超材料，所述超材料為上述所述的超材料。
[0018]所述反射板為金屬布反射板。[0019]所述超材料形狀為中空圓柱體。
[0020]一種衛星接收系統，包括衛星天線、連接信號接收器的衛星接收機，其特徵在於，所述衛星天線為上述所述的超材料衛星天線。
[0021]本發明的有益效果為:採用聚醯亞胺薄膜作為基板並用玻璃鋼作為支撐體製備曲面超材料，克服了傳統的只能製備平面超材料的缺陷；將曲面超材料通過拼裝連接的方式可以製備出大型的中空圓柱體超材料衛星天線；該玻璃鋼支撐體還能使超材料衛星天線在室外惡劣的環境下保持良好的性能和較長的使用壽命。
【【專利附圖】
【附圖說明】】
[0022]圖1是本發明的超材料的截面示意圖；
[0023]圖2是本發明的超材料的拼裝連接後的截面示意圖；
[0024]圖3是本發明的工藝流程圖。
【【具體實施方式】】
[0025]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0026]如圖1所示，一種超材料，包括玻璃鋼第一支撐體1、玻璃鋼第二支撐體2、內置在玻璃鋼第一支撐體I和玻璃鋼第二支撐體2中間的超材料工作層3及設置在超材料工作層3 —表面的反射板4,超材料工作層3的另一表面、反射板4的另一表面分別緊貼於玻璃鋼第二支撐體2內壁和玻璃鋼第一支撐體I的內壁；超材料工作層3包括至少一個超材料工作片層，超材料工作片層包括基板和通過蝕刻、電鍍、鑽刻、光刻、電子刻或離子刻等方法附著於基板上的金屬微結構，金屬微結構為由金屬絲(銅絲、銀絲、鋁絲等)構成的具有一定幾何形狀的平面或立體結構；
[0027]由於本發明的超材料不是傳統的平面超材料，超材料的形狀為曲面狀的，因此採用聚醯亞胺薄膜作為基板，要固定該聚醯亞胺薄膜，需要在聚醯亞胺薄膜的表面分別固定一個支撐體，因此本發明的超材料就是超材料工作層設置在玻璃鋼第一支撐體和玻璃鋼第二支撐體之間，從而來支撐聚醯亞胺薄膜。
[0028]聚醯亞胺是綜合性能最佳的有機高分子材料之一，耐高溫達400°C以上，長期使用溫度範圍一 200~300°C，無明顯熔點，高絕緣性能，103赫下介電常數4.0，介電損耗僅0.004~0.007，屬F至H級絕緣材料.聚醯亞胺作為一種特種工程材料，已廣泛應用在航空、航天、微電子、納米、液晶、分離膜、雷射等領域。近來，各國都在將聚醯亞胺的研究、開發及利用列入21世紀最有希望的工程塑料之一。
[0029]該超材料的製備方法為:如圖3所示，
[0030]a、根據預設的超材料單體形狀(如圖1所示)製備玻璃鋼第一支撐體和玻璃鋼第二支撐體？可採用模壓法或手糊法加工玻璃鋼第一支撐體和玻璃鋼第二支撐體；
[0031]b、通過熱熔膠將至少一個柔性超材料工作片層、反射板依次層鋪或手糊到玻璃鋼第一支撐體的內壁上，然後將玻璃鋼第二支撐體覆到反射板上，形成預熱壓的夾層結構；
[0032]C、將預熱壓的夾層結構進行熱壓，獲得所需的超材料單體，如圖1所示；[0033]d、根據預設超材料形狀大小，將所獲得的多個超材料單體進行拼裝連接形成所需超材料，如中空圓柱體，如圖2所示。
[0034]其中步驟b中的超材料工作片層的製備方法如下:
[0035]由於聚醯亞胺薄膜很薄不易直接在聚醯亞胺薄膜上加工金屬微結構，因此先將聚醯亞胺薄膜採用熱熔膠或UV膠等固定在具有一定強度的表面平整支撐板上，然後將銅箔覆到聚醯亞胺薄膜上形成覆銅板，在覆銅板上進行金屬微結構的加工；金屬微結構加工完成後將支撐板剝離，獲得超材料工作片層待用。
[0036]一種超材料衛星天線，設置在饋源後方的超材料，所採用的超材料為上述方法製備的超材料，因此製備的超材料衛星天線為拼裝連接成的大型中空圓柱體超材料衛星天線，該玻璃鋼支撐體還能使超材料衛星天線在室外惡劣的環境下保持良好的性能和較長的使用壽命；所採用的反射板為金屬布反射板，金屬布反射板易摺疊、彎曲，比整個金屬面作為反射板的性能更優良。
[0037]饋源為傳統的波紋喇叭，這個根據衛星的電視信號的極化方式不同有不同的選擇，例如中星9號，其電視信號既有左旋圓極化又有右旋圓極化，因此饋源應當採用雙圓極化的波紋喇叭。
[0038]本發明的超材料衛星天線在作為發射天線使用時，即饋源作為輻射源，超材料的作用是將信號接收器發出的平面波經超材料後以平面波的形式出射。
[0039]本發明的超材料衛星天線在作為接收天線使用時，即饋源作為集波器，超材料的作用是能夠使得天線接收到的平面波經超材料後能夠在饋源等效點處發生匯聚。
[0040]以上描述的超材料衛星天線根據工作頻段與使用環境的不同，可以是衛星電視接收天線、衛星通信天線(雙向通信)、微波天線或者雷達天線。當然，本發明的所述超材料衛星天線還可以替代其它各種反射面天線。
[0041]另外，本發明還提供了一種衛星接收系統，包括衛星天線、信號接收器、連接信號接收器的衛星接收機，所述衛星天線為本發明上述的超材料衛星天線。本發明中，所述信號接收器為傳統的波紋喇叭。衛星接收機例如可以採用同洲電子的N6188，用於接收中星9號的衛星電視信號，其為現有的技術，此處不再述說。
[0042]上面結合附圖對本發明的實施例進行了描述，但是本發明並不局限於上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護的範圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬於本發明的保護之內。
【權利要求】
1.一種超材料，其特徵在於，所述超材料包括玻璃鋼第一支撐體、玻璃鋼第二支撐體及內置在所述玻璃鋼第一支撐體和所述玻璃鋼第二支撐體中間的超材料工作層，所述超材料工作層包括至少一個超材料工作片層，所述超材料工作片層包括基板和附著在所述基板表面的金屬微結構，所述基板為聚醯亞胺薄膜。
2.根據權利要求1所述的超材料，其特徵在於，所述超材料工作層的表面還設置有反射板。
3.根據權利要求1所述的超材料，其特徵在於，所述超材料工作層的表面緊貼於所述玻璃鋼第一支撐體和玻璃鋼第二支撐體的內壁。
4.根據權利要求1所述的超材料，其特徵在於，所述超材料形狀為曲面狀。
5.根據權利要求1所述的超材料，其特徵在於，所述超材料形狀為中空圓柱體。
6.一種超材料的製備方法，其特徵在於，所述製備方法包括以下步驟:根據預設的超材料單體形狀製備玻璃鋼第一支撐體和玻璃鋼第二支撐體；通過熱熔膠將至少一個超材料工作片層、反射板依次覆到玻璃鋼第一支撐體的內壁上，然後將玻璃鋼第二支撐體覆到反射板上，形成預熱壓的夾層結構；將預熱壓的夾層結構進行熱壓，獲得所需的超材料單體。
7.根據權利要求6所述的超材料製備方法，其特徵在於，所述步驟還包括:根據預設超材料的大小，將所獲得的多個超材料單體進行拼裝連接形成所需超材料。
8.一種超材料衛星天線，所述超材料衛星天線包括饋源及超材料，其特徵在於，所述超材料為權利要求1至5任意一項所述的超材料。
9.根據權利要求8所述的超材料衛星天線，其特徵在於，所述反射板為金屬布反射板。
10.根據權利要求8所述的超材料衛星天線，其特徵在於，所述超材料形狀為中空圓柱體。
11.一種衛星接收系統，包括衛星天線、連接信號接收器的衛星接收機，其特徵在於，所述衛星天線為權利要求8至10任意一項所述的超材料衛星天線。
【文檔編號】H01Q19/12GK103682659SQ201210318631
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年8月31日 優先權日:2012年8月31日
【發明者】劉若鵬, 季春霖, 嶽玉濤, 李雪, 林雲燕 申請人:深圳光啟創新技術有限公司