高增益天線罩和天線系統的製作方法

2023-05-04 00:58:31 1

專利名稱：高增益天線罩和天線系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及電磁領域，更具體地說，涉及高増益天線罩和天線系統。
背景技術：
超材料，俗稱超材料，是ー種新型人工合成材料，是由非金屬材料製成的基板和附著在基板表面上或嵌入在基板內部的多個人造微結構構成的。基板可以虛擬地劃分為矩形陣列排布的多個基板単元，每個基板単元上附 著有人造微結構，從而形成ー個超材料単元，整個超材料是由很多這樣的超材料單元組成的，就像晶體是由無數的晶格按照一定的排布構成的。每個超材料単元上的人造微結構可以相同或者不完全相同。人造微結構是由金屬絲組成的具有一定幾何圖形的平面或立體結構，例如組成圓環形、エ字形的金屬絲等。由於人造微結構的存在，每個超材料単元具有不同於基板本身的電磁特性，因此所有的超材料單元構成的超材料對電場和磁場呈現出特殊的響應特性；通過對人造微結構設計不同的具體結構和形狀，可以改變整個超材料的響應特性。一般情況下，天線系統都會設置有天線罩。天線罩的目的是保護天線系統免受風雨、冰雪、沙塵和太陽輻射等的影響，使天線系統工作性能比較穩定、可靠。同時減輕天線系統的磨損、腐蝕和老化，延長使用壽命。但是天線罩除了保護天線功能之外，不能夠兼具其他功能，功能很單一。例如在電磁波定向輻射的需求下，現有的天線罩不能滿足此要求，需要更換天線才能實現，這樣就會造成既有天線的浪費。而且現有的天線罩不能儘可能多地將天線輻射的電磁波調整到特定方向上，使得接收天線能夠接收的信號有限，增益很低。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是，針對現有的天線罩功能単一，不具備電磁波定向輻射的缺陷，提供一種能夠提供高增益並定向傳播電磁波的高増益天線罩和天線系統。為了達到上述目的，本發明採用的如下技術方案所述高增益天線罩罩設於天線上，所述高增益天線罩包括超材料面板，所述天線的輻射源與所述超材料面板對立設置，且所述天線的輻射源等效點與所述超材料面板的中心之間的連線垂直於所述超材料面板；所述超材料面板劃分為多個區域；電磁波入射到所述超材料面板的第一表面並在與所述第一表面相對的第二表面射出；第i區域與所述第一表面的交集部分為第i區域的底面，第i區域與所述第二表面的交集部分為第i區域的頂面；設輻射源與所述第i區域底面上一點的連線與垂直於超材料面板的直線之間的夾角為Θ，夾角Θ唯一對應第i區域內的一曲面，第i區域底面上具有相同夾角Θ的點的集合構成夾角Θ唯一對應的曲面的邊界；且夾角Θ唯一對應的曲面上每ー處的折射率均相同，所述曲面的母線為拋物線弧；每一區域的折射率隨著夾角Θ的增大逐漸減小。在本發明所述的高増益天線罩中，設輻射源與第i區域底面外圓周上一點的連線與垂直於超材料面板的直線之間的夾角為Θ y i為正整數且越靠近超材料面板中心的區域對應的i越小；其中，夾角Θ i對應的曲面的母線的弧長為c( Θ i)，弧長c( Θ O和夾角滿足如下公式
權利要求
1.一種高增益天線罩，其特徵在於，所述高增益天線罩罩設於天線上，所述高增益天線罩包括超材料面板，所述天線的輻射源與所述超材料面板對立設置，且所述天線的輻射源等效點與所述超材料面板的中心之間的連線垂直於所述超材料面板； 所述超材料面板劃分為多個區域；電磁波入射到所述超材料面板的第一表面並在與所述第一表面相對的第二表面射出； 第i區域與所述第一表面的交集部分為第i區域的底面，第i區域與所述第二表面的交集部分為第i區域的頂面；設輻射源與所述第i區域底面上一點的連線與垂直於超材料面板的直線之間的夾角為Θ，夾角Θ唯一對應第i區域內的一曲面，第i區域底面上具有相同夾角Θ的點的集合構成夾角Θ唯一對應的曲面的邊界；且夾角Θ唯一對應的曲面上每一處的折射率均相同，所述曲面的母線為拋物線弧；每一區域的折射率隨著夾角Θ的增大逐漸減小。
2.根據權利要求I所述的高增益天線罩，其特徵在於，設輻射源與第i區域底面外圓周上一點的連線與垂直於超材料面板的直線之間的夾角為Qi, i為正整數且越靠近超材料面板中心的區域對應的i越小；其中，夾角Θ i對應的曲面的母線的弧長為c( Θ J，弧長C(Qi)和夾角Qi滿足如下公式
3.根據權利要求2所述的高增益天線罩，其特徵在於，相鄰兩個區域的最大折射率和最小折射率滿足nm
4.根據權利要求2所述的高增益天線罩，其特徵在於，第i區域的折射率滿足 翁&(w …-士)； 其中，d為所述超材料面板的厚度；Θ為輻射源與第i區域底面上一點的連線與垂直於超材料面板的直線之間的夾角，c(0)為夾角Θ對應的曲面的母線的弧長。
5.根據權利要求4所述的高增益天線罩，弧長c( Θ )滿足如下公式
6.根據權利要求4所述的高增益天線罩，以經過所述超材料面板第一表面的中心且垂直於所述超材料面板的直線為橫坐標軸，以經過所述超材料面板第一表面的中心且平行於所述第一表面的直線為縱坐標軸，所述拋物線弧所在的拋物線方程為
7.根據權利要求6所述的高增益天線罩，夾角0與拋物線弧m上每一點(x，y)的關係式
8.根據權利要求2所述的高增益天線罩，相鄰三個區域的最大折射率和最小折射率滿足nmax(i+l)_nmin(i)〉nmax (i+2) _nmin(i+l) °
9.根據權利要求4所述的高增益天線罩，夾角0和Qi取值範圍為
10.一種天線系統，包括天線，其特徵在於，還包括如權利要求I至9任意一項所述的高增益天線罩，所述高增益天線罩罩設於所述天線上。
全文摘要
本發明涉及高增益天線罩和天線系統。高增益天線罩包括超材料面板，超材料面板劃分為多個區域；電磁波入射到所述超材料面板的第一表面並在與第一表面相對的第二表面射出；第i區域與第一表面的交集部分為第i區域的底面，第i區域與第二表面的交集部分為第i區域的頂面；設輻射源與第i區域底面上一點的連線與垂直於超材料面板的直線之間的夾角為θ，夾角θ唯一對應第i區域內的一曲面，第i區域底面上具有相同夾角θ的點的集合構成夾角θ唯一對應的曲面的邊界；且夾角θ唯一對應的曲面上每一處的折射率均相同，曲面的母線為拋物線弧；每一區域的折射率隨著夾角θ的增大逐漸減小。本發明的天線罩使得接收天線能夠接收儘量多的信號，提高了信號強度和增益。
文檔編號H01Q1/42GK102709693SQ20121012823
公開日2012年10月3日 申請日期2012年4月27日 優先權日2012年4月27日
發明者劉若鵬, 嶽玉濤, 方小偉, 楊青, 王海蓮, 趙治亞 申請人:深圳光啟創新技術有限公司