帶通超材料結構和天線罩的製作方法

2023-10-31 03:25:52 1

本發明涉及天線領域，具體而言，涉及一種帶通超材料結構和天線罩。

背景技術：

隨著無線通信技術的飛速發展，濾波器的使用也越來越廣泛，利用濾波器對信號進行濾波處理，實現信號識別和去噪的效果。帶通超材料結構是濾波器中的一種，帶通超材料結構是允許特定頻段的波通過同時屏蔽其他頻段的設備。

目前的帶通超材料結構的可透波頻段主要是8.2ghz-9.2ghz，透波範圍較小，僅有1ghz；而且，目前的帶通超材料結構僅針對這一種頻段範圍的電磁波透波，尚無對應其他可透波頻段範圍的帶通超材料結構。

針對相關技術中的帶通超材料結構的透波範圍小的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術實現要素：

本發明實施例提供了一種帶通超材料結構和天線罩，以至少解決現有的透波範圍小的技術問題。

根據本發明實施例的一個方面，提供了一種帶通超材料結構，包括：至少一個介質層和設置於所述介質層上的導電層，所述導電層由多個周期排布的導電幾何結構構成，所述多個導電幾何結構連接為一體結構，所述導電幾何結構上開設有鏤空孔，所述導電幾何結構的內沿周上設置有多個延伸部。

進一步地，所述延伸部為在所述導電幾何結構的內沿周上形成的凹槽；或者，所述延伸部為在所述導電幾何結構的內沿周上形成的凸起。

進一步地，所述導電幾何結構的外沿周為多邊形或者圓形，所述內沿周上設置的延伸部為多邊形或者圓形的結構。

進一步地，所述導電幾何結構的外沿周為正方形，所述內沿周上設置的延伸部為正方形的結構。

進一步地，所述延伸部分別位於所述導電幾何結構的內側各邊的中間位置。

進一步地，所述導電層的厚度為0.0144毫米至0.0216毫米，所述導電幾何結構的邊長為3.44毫米至5.16毫米。

進一步地，所述介質層的介電常數為2.56至3.8，損耗角正切為0.0024至0.0036，厚度為0.02毫米至0.03毫米。

進一步地，所述帶通超材料結構還包括設置在介質層兩側的絕緣層，所述絕緣層為預浸料基板，所述預浸料基板的介電常數為2.28至3.42，損耗角正切為0.0036至0.0054，厚度為2.64毫米至3.96毫米。

進一步地，所述介質層和設置在介質層兩側的絕緣層形成功能層結構，在所述功能層結構為至少兩層時，所述帶通超材料結構還包括：蜂窩基板，其中，相鄰的所述兩層功能層結構之間設置有一層所述蜂窩基板。

根據本發明實施例的另一方面，還提供了一種天線罩，包括：具有上述帶通超材料結構。

在本發明實施例中，提供一種帶通超材料結構，該帶通超材料在介質層上周期陣列有一體結構的多個導電幾何結構，導電幾何結構的內沿周上設置有多個延伸部，該一體結構的多個導電幾何結構相當於電感，導電幾何結構內沿周上設置的延伸部與內沿周一起相當於電容，因此可等效為在介質層上設置有多個連接的lc電路，該電路會感應電磁場，進而影響帶通超材料結構的介電常數和磁導率，使得帶通超材料結構的帶內透波具有寬頻寬角的特性，即在很大角度範圍及頻率範圍內，帶內都能保持非常高的透波率，而帶外也具有非常高的截止特性，從而能夠解決現有的透波範圍小的技術問題。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1是根據本發明實施例的一種可選的帶通超材料結構的結構示意圖；

圖2是根據本發明實施例的一種可選的導電幾何結構的結構示意圖；

圖3是根據本發明實施例的另一種可選的導電幾何結構的結構示意圖；

圖4是根據圖2所示的導電幾何結構的排布示意圖；

圖5是根據本發明實施例的另一種可選的帶通超材料結構的截面示意圖；

圖6是根據本發明實施例的一種帶通超材料結構的仿真結果示意圖。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分的實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬於本發明保護的範圍。

需要說明的是，本發明的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語「第一」、「第二」等是用於區別類似的對象，而不必用於描述特定的順序或先後次序。應該理解這樣使用的數據在適當情況下可以互換，以便這裡描述的本發明的實施例能夠以除了在這裡圖示或描述的那些以外的順序實施。此外，術語「包括」和「具有」以及他們的任何變形，意圖在於覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統、產品或設備不必限於清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或對於這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。

根據本發明實施例，提供了一種帶通超材料結構，如圖1所示，包括至少一個介質層10和設置於該介質層10上的導電層11，該導電層11由多個周期排布的導電幾何結構12構成，該多個導電幾何結構12連接為一體結構，該導電幾何結構12上開設有鏤空孔13，該導電幾何結構12的內沿周上設置有多個延伸部14。

這樣，每個導電幾何結構12都可以看作是一個環形體結構及環形體結構中間處的鏤空孔13，該環形體結構相當於電感，延伸部14與內沿周一起相當於電容，進而，由電感及電容形成的該帶通超材料結構的帶內透波具有寬頻寬角的特性，即在很大角度範圍及頻率範圍內，帶內都能保持非常高的透波率，而帶外也具有非常高的截止特性，從而能夠解決現有的透波範圍小的技術問題。

可選地，如圖2所示，該延伸部14為在該導電幾何結構12的內沿周上形成的凹槽，該凹槽相當於上述的電容；或者，如圖3所示，該延伸部14為在該導電幾何結構12的內沿周上形成的凸起，該凸起與相鄰兩邊的內沿周一起等效形成兩個電容。

可選地，該導電幾何結構12的外沿周為多邊形或者圓形，優選為正方形；該延伸部14為多邊形或者圓形的結構，優選為正方形的結構。這樣，導電幾何結構12和延伸部14呈正方形使得本發明實施例提供的帶通超材料結構設計簡單，等效電路規則。

需要說明的是，圖2和圖3所示的導電幾何結構12和延伸部14都以正方形為例描述的，本發明實施例不作限定。

可選地，該延伸部14位於該延伸部14的內側的中間位置，延伸部14位於延伸部14的內側的中間位置使得本發明實施例提供的帶通超材料結構的te(transverseelectric，橫向電場)和tm(transversemagnetic，橫向磁場)的響應相同，從而在很大角度範圍及頻率範圍內，帶內都能保持較高的透波率，而帶外也具有較高的截止特性。

可選地，該導電幾何結構12可以是金屬結構，優選為銅結構，在本發明一種可能的實現方式中，該導電層11可以是導電銅板，並在該導電銅板上開設鏤空孔13形成導電幾何結構12。

可選地，該導電層11的厚度為0.0144毫米至0.0216毫米，優選為0.018毫米，該導電幾何結構12的邊長為3.44毫米至5.16毫米，優選為4.3毫米。

可選地，該介質層10的介電常數為2.56至3.8，優選為3.2，損耗角正切為0.0024至0.0036，優選為0.003，厚度為0.02毫米至0.03毫米，優選為0.025毫米。

可選地，帶通超材料結構還包括設置在介質層10兩側的絕緣層,該絕緣層為預浸料基板，所述預浸料基板的介電常數為2.28至3.42，優選為2.85，損耗角正切為0.0036至0.0054，優選為0.045分貝，厚度為2.64毫米至3.96毫米，優選為3.3毫米。

在本發明一種可能的實現方式中，功能層結構包括所述介質層10和設置在介質層10兩側的絕緣層，在所述功能層結構為至少兩層時，該帶通超材料結構還包括：蜂窩基板，其中，相鄰的該兩層功能層結構之間設置有一層該蜂窩基板。該帶通超材料結構還包括：膠膜基板，其中，該膠膜基板設置在該功能層結構和該蜂窩基板之間，該功能層結構和該蜂窩基板通過該膠膜基板上的膠膜粘接在一起。

需要說明的是，本發明實施例中，導電層11由多個周期排布的導電幾何結構12構成，如圖4所示，圖4所示的導電層11由九個導電幾何結構12按照周期陣列排布構成，當然，本發明實施例並不局限於此，該導電層11也可以由其他數量的導電幾何結構12按照周期排布構成，以滿足用戶對透波特性的需求。

示例地，如圖5所示的一種帶通超材料結構的截面示意圖可知，該導電層11設置兩層介質層10之間，兩層介質層10的外側(即遠離導電層11的一側)設置有絕緣層52，絕緣層52的外側(即遠離導電層11的一側)設置有蜂窩基板53且絕緣層52和蜂窩基板53之間通過膠膜基板54連接。這樣，採用上述帶通超材料結構能夠達到良 好的透波特性且插損較小。

圖6提供了一種採用上述帶通超材料結構進行te模濾波仿真的效果示意圖，由圖6可以看出，工作頻率在12.25ghz到14.5ghz範圍內，透波率都大於-1db；此外，帶內透波具有寬頻寬角的特性，即在很大角度範圍(例如0°至70°)及頻率範圍(例如12.25ghz到14.5ghz)內，帶內都能保持非常高的透波率，而帶外也具有非常高的截止特性。

本發明實施例還提供一種天線罩，該天線罩包括上述實施例描述的帶通超材料結構，採用該天線罩具有良好的透波率和截止特性。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。