超材料复合结构及其制造方法和天线罩技术

本发明专利技术公开了超材料复合结构及其制造方法和天线罩。所述超材料复合结构包括：蜂窝板，所述蜂窝板由介质材料组成，并且具有多个蜂窝单元，每个蜂窝单元具有多个蜂窝壁；以及附着于所述多个蜂窝壁上的多个导电几何结构单元，其中，所述多个导电几何结构单元位于不同取向的蜂窝壁上，从而形成具有不同取向的多个微结构阵列。超材料复合结构作为天线罩的中间层，不仅起到提高机械强度的作用，而且作为进一步改善大角度入射的电磁波的透波性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及人工复合材料领域，更具体地，涉及超材料复合结构及其制造方法和天线罩。
技术介绍
近年来，超材料的研究和应用吸引了广泛的注意。超材料是特定微结构的人工复合结构或复合材料。通过材料的物理尺度上的结构有序化设计，可以突破某些自然规律的限制，从而表现出天然材料所不具备的超常物理性质。超材料的物理性质不仅取决于材料的本征性质，而且取决于其中形成的微结构。超材料可以由多个超材料功能板层叠或按其他规律阵列组合而成。超材料功能板包括介质基板以及在介质基板上形成阵列的多个导电几何结构。超材料功能板表现出超材料特性。为了进一步增强机械强度，还可以将超材料功能板与蜂窝结构板层叠在一起。超材料的一种应用是用于制造天线罩。现有的天线罩基本是纯材料天线罩，只能够起到保护天线的作用，在可允许的范围内会影响天线的性能。普通物理材料利用半波长或四分之一波长理论，对应于不同的天线频率，改变其厚度。材料厚度为工作频段电磁波波长的1/2时，电磁波穿透率最好。然而，如果工作波长过长，根据半波长理论设计的天线罩将过厚。不仅天线罩的重量偏大，而且不能满足大角度电磁波透射的需求。此外，纯材料天线罩的滤波特性差，容易受到相邻频段的干扰。超材料包括位于介质基板上的导电几何结构，对电场和磁场产生电磁响应，从而表现出常规材料不同的电磁特性。相对于纯材料天线罩，超材料天线罩可以减小厚度和减轻重量。期望进一步改善超材料的结构设计，使得天线罩对大角度入射的电磁波也能够表现出优异的透波效果。
技术实现思路
鉴于前述问题，本专利技术的目的是提供一种可以改善透波效果的超材料复合结构及其制造方法和天线罩。根据本专利技术的一方面，提供一种超材料复合结构，包括：蜂窝板，所述蜂窝板由介质材料组成，并且具有多个蜂窝单元，每个蜂窝单元具有多个蜂窝壁；以及附着于所述多个蜂窝壁上的多个导电几何结构单元，其中，所述多个导电几何结构单元位于不同取向的蜂窝壁上，从而形成具有不同取向的多个微结构阵列。优选地，所述蜂窝单元周期排布，并且所述蜂窝单元在所述蜂窝板上均匀分布，相邻的蜂窝单元具有公共的蜂窝壁。优选地，所述多个蜂窝单元的形状为选自多边形、波浪形、Z字形之一的形状。优选地，所述多个蜂窝单元的形状为封闭的多边形。优选地，所述多个蜂窝单元的形状为正六边形。优选地，在每一个蜂窝壁设置至少一个导电几何结构单元。优选地，在每一个蜂窝壁设置多个导电几何结构单元，所述多个导电几何结构单元周期排布成阵列。优选地，所述超材料复合结构具有相对的第一表面和第二表面，并且所述多个蜂窝单元在所述第一表面和所述第二表面均具有开口。优选地，所述多个导电几何结构单元包括第一组导电几何结构单元和/或第二组导电几何结构单元，所述第一组导电几何结构单元和所述第二组导电几何结构单元的图案和/或尺寸不同。优选地，所述多个导电几何结构单元分别包括封闭环状的第一部分及位于所述第一部分内部的块形的第二部分。优选地，所述第一部分为口字形，所述第二部分为方块形。优选地，所述第一部分的外边长为4.8至9.2毫米，线宽为0.05至1.2毫米。根据本专利技术的另一方面，提供一种天线罩，包括：上述的超材料复合结构；以及第一蒙皮和第二蒙皮，其中所述超材料复合结构夹在所述第一蒙皮和所述第二蒙皮之间。优选地，所述天线罩的形状为选自以下形状的一种：平面、曲面、锥面、球面、异形面。优选地，所述第一蒙皮和所述第二蒙皮的表面与所述多个蜂窝壁的表面相互垂直。根据本专利技术的又一方面，提供一种制造超材料复合结构的方法，包括：在介质基板的相对的第一表面和第二表面分别形成第一微结构阵列和第二微结构阵列；以及将介质基板连同第一微结构阵列和第二微结构阵列一起作为蜂窝板构件，组装成超材料复合结构，其中所述第一微结构阵列包括由多个第一粘接区隔开的多个第一组导电几何结构单元，所述第二微结构阵列包括由多个第二粘接区隔开的多个第二组导电几何结构单元，以及所述组装步骤包括：利用第一粘接区和第二粘接区至少之一上的粘接层将相邻的所述蜂窝板构件粘接在一起。优选地，所述形成第一微结构阵列和所述第二微结构阵列的步骤选自：利用感光油墨和烫印相结合、采用光刻和蚀刻相结合、以及利用导电油墨印刷中的一个。优选地，采用热压弯折介质基板以形成蜂窝板构件。优选地，所述弯折介质基板的步骤包括：对于所述多个第一组导电几何结构单元，分别向上弯折第一组导电几何结构单元，以形成所述第一组导电几何结构单元附着的多个第一组蜂窝壁，以及对于所述多个第二组导电几何结构单元，分别向下弯折第二组导电几何结构单元，以形成所述第二组导电几何结构单元附着的多个第二组蜂窝壁。优选地，所述第一组导电几何结构单元和所述第二组导电几何结构单元中位于一个蜂窝壁上的所有导电几何结构单元处于同一个平面内。优选地，在所述弯折介质基板的步骤中，弯折角为120度。优选地，所述介质基板为平整的介质基板，所述组装成超材料复合结构包括：在将多个所述蜂窝板构件粘接在一起之后，拉伸所有的介质基板，使得相邻的介质基板彼此隔开一定距离，以形成蜂窝单元的空间。按照上述步骤制造的超材料复合结构包括具有蜂窝单元的蜂窝板，以及附着于蜂窝单元的蜂窝壁上的导电几何结构单元。超材料复合结构作为天线罩的中间层，不仅起到提高机械强度的作用，而且可以提高工作频段的电磁波穿透率。此外，所述多个导电几何结构单元位于不同取向的蜂窝壁上，从而形成具有不同取向的多个微结构阵列。即使电磁波的入射角度未垂直于超材料复合结构的主表面(即天线罩蒙皮的主表面)，超材料复合结构也可以使得工作频段的电磁波更容易穿透。因此，该超材料复合结构可以提高电磁波的入射角度。附图说明通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：图1为根据本专利技术的第一实施例的超材料复合结构的立体示意图；图2为根据本专利技术的第二实施例的超材料复合结构的立体示意图；图3至7为根据本专利技术的第三实施例的天线罩制造方法的各个步骤的示意图，其中图3、5和7分别示出立体示意图，图4a、4b和4c分别示出了两个方向的立体示意图和俯视图，图6a和6b分别示出了立体示意图和截面图；图8为根据本专利技术的第四实施例的天线罩的立体示意图；图9示出图8所示的天线罩的电磁波透射特性曲线。具体实施方式以下将参照附图更详细地描述本专利技术。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。为了简明起见，可以在一幅图中描述经过数个步骤后获得的结构。应当理解，在描述器件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将器件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。如果为了描述直接位于另一层、另一个区域上面的情形，本文将采用“A直接在B上面”或“A在B上面并与之邻接”的表述方式。在本申请中，“A直接位于B中”表示A位于B中，而非A位于B中形成的掺杂区中。在下文中描述了本专利技术的许多特定的细节，例如微结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本专利技术。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超材料复合结构，包括：蜂窝板，所述蜂窝板由介质材料组成，并且具有多个蜂窝单元，每个蜂窝单元具有多个蜂窝壁；以及附着于所述多个蜂窝壁上的多个导电几何结构单元，其中，所述多个导电几何结构单元位于至少两个不同取向的蜂窝壁上，从而形成具有不同取向的多个微结构阵列。

【技术特征摘要】
1.一种超材料复合结构，包括：蜂窝板，所述蜂窝板由介质材料组成，并且具有多个蜂窝单元，每个蜂窝单元具有多个蜂窝壁；以及附着于所述多个蜂窝壁上的多个导电几何结构单元，其中，所述多个导电几何结构单元位于至少两个不同取向的蜂窝壁上，从而形成具有不同取向的多个微结构阵列。2.根据权利要求1所述的超材料复合结构，其中，所述蜂窝单元周期排布，并且所述蜂窝单元在所述蜂窝板上均匀分布，相邻的蜂窝单元具有公共的蜂窝壁。3.根据权利要求2所述的超材料复合结构，其中，所述多个蜂窝单元的横截面形状为选自多边形、波浪形、Z字形之一的形状。4.根据权利要求3所述的超材料复合结构，其中，所述多个蜂窝单元的横截面形状为封闭的多边形。5.根据权利要求4所述的超材料复合结构，其中，所述多个蜂窝单元的横截面形状为正六边形。6.根据权利要求1-5任一项所述的超材料复合结构，其中，在每一个蜂窝壁设置至少一个导电几何结构单元。7.根据权利要求6所述的超材料复合结构，其中，在每一个蜂窝壁设置多个导电几何结构单元，所述多个导电几何结构单元周期排布成阵列。8.根据权利要求1所述的超材料复合结构，其中，所述超材料复合结构具有相对的第一表面和第二表面，并且所述多个蜂窝单元在所述第一表面和所述第二表面均具有开口。9.根据权利要求8所述的超材料复合结构，其中，所述多个导电几何结构单元包括第一组导电几何结构单元和/或第二组导电几何结构单元，所述第一组导电几何结构单元和所述第二组导电几何结构单元的图案和/或尺寸不同。10.根据权利要求7所述的超材料复合结构，其中，所述多个导电
\t几何结构单元分别包括封闭环状的第一部分及位于所述第一部分内部的块形的第二部分。11.根据权利要求10所述的超材料复合结构，其中，所述第一部分为口字形，所述第二部分为方块形。12.根据权利要求11所述的超材料复合结构，其中，所述第一部分的外边长为4.8至9.2毫米，线宽为0.05至1.2毫米。13.一种天线罩，包括：根据权利要求1至12中任一项所述的超材料复合结构；以及第一蒙皮和第二蒙皮，其中所述超材料复合结...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：深圳光启高等理工研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44