超材料滤波结构、天线罩及天线系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种超材料滤波结构、天线罩及天线系统。该超材料滤波结构包括：基板；至少三层导电几何结构层，导电几何结构层设置在基板上，至少三层导电几何结构层包括：第一导电几何结构层、第二导电几何结构层及第三导电几何结构层，其中，第一导电几何结构层的第一导电几何结构单元具有多个互不相连的环状导电件；第二导电几何结构层的第二导电几何结构单元包括多个间隔设置的E状导电件，各E状导电件具有中间延伸段和两个侧边延伸段；第三导电几何结构层的第三导电几何结构单元包括至少一个环状辅助导电件。本实用新型专利技术的技术方案可以解决现有技术中天线材料的厚度过大且工作频段外的透波性能容易干扰电磁设备的正常工作的问题。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电磁波滤波领域，具体而言，涉及一种超材料滤波结构、天线罩及天线系统。
技术介绍
与电磁波传输相关的天线材料，通常需要满足两方面的性能要求：一方：需要足够的机械强度以保护电磁设备中的天线等物件；另一方面要保证工作频段内电磁波能够具有高透波性。因此，天线材料既能保护电磁设备内部的零部件，又不影响电磁波的传输特性。为了保证电磁波入射天线材料时具有高效穿透性，一般采用半波长理论对保护材料的厚度进行设计，即天线材料的厚度为工作频段的电磁波波长的1/2时，天线材料的电磁波透波率最好。但由于天线材料的厚度与工作频段的电磁波波长相关，因而很难保证天线材料的良好的宽频带波段的透波性能。现有天线罩通常是由低损耗的纯材料组成，只起到保护天线的作用，其会影响天线的性能。对于普通的纯材料，利用半波长理论或四分之一波长理论，根据电磁波频率的不同改变保护材料的厚度，从而调整其对入射电磁波的透波响应。因此，目前的天线罩存在两方面的问题：其一，当入射电磁波波段较低时，天线罩的厚度过大，进而使其重量偏大；其二，普通材料的透波性能比较均一，工作频段外的透波性能容易干扰天线的正常工作。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种超材料滤波结构、天线罩及天线系统，以解决现有技术中天线材料的厚度过大且工作频段外的透波性能容易干扰电磁设备的正常工作的问题。为了实现上述目的，根据本技术的一个方面，提供了一种超材料滤波结构，包括：基板；至少三层导电几何结构层，至少三层导电几何结构层在叠置方向上依次间隔设置，导电几何结构层设置在基板上，其中，至少三层导电几何结构层包括：第一导电几何结构层，第一导电几何结构层由依次排布的多个第一导电几何结构单元组成，每个第一导电几何结构单元包括两个以上互不相连的环状导电件，且两个以上环状导电件依次缩小；第二导电几何结构层，第二导电几何结构层由依次排布的多个第二导电几何结构单元组成，每个第二导电几何结构单元包括多个间隔设置且均匀排布围成环形的E状导电件，各E状导电件具有中间延伸段和两个侧边延伸段，各中间延伸段的延长线向环形的中心点聚拢，相邻两个E状导电件的相邻侧边延伸段之间的中轴线通过该中心点；第三导电几何结构层，第三导电几何结构层由依次排布的多个第三导电几何结构单元组成，每个第三导电几何结构单元包括至少一个环状辅助导电件。进一步地，第一导电几何结构单元、第二导电几何结构单元及第三导电几何结构单元所在区域在叠置方向上的投影至少部分重合。进一步地，第一导电几何结构单元、第二导电几何结构单元及第三导电几何结构单元所在区域在叠置方向上的投影相重合。进一步地，每个第一导电几何结构单元包括两个环状导电件，两个环状导电件同心设置。进一步地，两个环状导电件均为正六边形结构，且两个环状导电件的各顶角相对设置。进一步地，两个环状导电件中的外侧的环状导电件的正六边形的外接圆半径为D1，1.0mm≤D1≤2.0mm，内侧的环状导电件的正六边形的外接圆半径为D2，1.0mm≤D2≤1.5mm。进一步地，两个环状导电件的线宽为x，0.3mm≤x≤1.0mm。进一步地，每个第二导电几何结构单元包括六个E状导电件。进一步地，六个E状导电件形成的正六边形的外接圆半径为D4，1.0mm≤D4≤2.0mm。进一步地，中间延伸段的长度大于两个侧边延伸段的长度，且两个侧边延伸段的长度相等。进一步地，各E状导电件均由一条导电线围绕形成，且导电线的两端形成中间延伸段的端部。进一步地，导电线的线宽为L，0.05mm≤L≤0.10mm。进一步地，每个第三导电几何结构单元包括一个环状辅助导电件，该环状辅助导电件为正六边形结构。进一步地，环状辅助导电件的正六边形的外接圆半径为D3，1.0mm≤D3≤2.0mm。进一步地，环状辅助导电件的线宽为y，0.3mm≤y≤1.0mm。进一步地，第一导电几何结构单元、第二导电几何结构单元及第三导电几何结构单元均为正六边形结构。进一步地，第一导电几何结构单元、第二导电几何结构单元及第三导电几何结构单元均呈周期行列排布，相邻行的所述第一导电几何结构单元110a错开设置，相邻行的所述第二导电几何结构单元110b错开设置，及相邻行的第三导电几何结构单元110c错开设置。进一步地，环状导电件、E状导电件及环状辅助导电件的材质均为铜，铜材质的厚度为0.01mm至0.02mm。进一步地，基板包括：多个预浸料基板，各层导电几何结构层设置在相邻两个预浸料基板之间；多个蜂窝基板，每个蜂窝基板设置在相邻两层导电几何结构层之间，且导电几何结构层与蜂窝基板之间由预浸料基板隔离开。进一步地，预浸料基板与蜂窝基板之间具有粘接层。根据本技术的另一方面，提供了一种天线罩，该天线罩包括前述的超材料滤波结构。根据本技术的又一方面，提供了一种天线系统，该天线系统包括前述的天线罩。应用本技术的技术方案，本技术的超材料滤波结构间隔布置的至少三层导电几何结构层能够调节天线材料的介电常数和磁导率，在提高了保护材料的机械强度的同时降低了保护材料的厚度，使得电磁波通过该超材料滤波结构时，电磁波在超材料滤波结构内形成共振效果而提高了透波能量，从而使工作频段的电磁波能高效率地透波，并且对非工作频段的电磁波能够有效地被截止，从而解决了天线罩无法抑制工作频段外的电磁波而导致电磁设备无法正常工作的问题。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1示出了根据本技术的超材料滤波结构的实施例的剖面结构示意图；图2示出了本技术的超材料滤波结构中导电单元的周期阵列排布示意图；图3示出了图1的超材料滤波结构的实施例的第一导电几何结构层的第一导电几何结构单元110a示意图；图4示出了图1的超材料滤波结构的实施例的第二导电几何结构层的第二导电几何结构单元110b示意图；图5示出了图1的超材料滤波结构的实施例的第三导电几何结构层的第三导电几何结构单元110c示意图；图6示出了本技术的超材料滤波结构的实施例的透波曲线图。其中，上述附图包括以下附图标记：10、基板； 11、预浸料基板；12、蜂窝基板； 20、导电几何结构层；21、第一导电几何结构层； 210、环状导电件；22、第二导电几何结构层； 220、E状导电件；221、中间延伸段； 222、侧边延伸段；23、第三导电几何结构层； 230、环状辅助导电件；110、导电单元； 110a、第一导电几何结构单元；110b、第二导电几何结构单元； 110c、第三导电几何结构单元。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。说明：1、图3至图5中六边形内空白区域为第一导电几何结构单元110a、第二导电几何结构单元110b或者第三导电几何结构单元110c内的相邻导电件之间的镂空区域。2、TE波为电磁波中的横向波，TM波为电磁波中的纵向波。如图1至图5所示，本技术的实施例的超材料滤波结构，该超材料滤波结构包括基板10和至少三层导电几何结构层20。如图2所示，该超材料滤波结构有多个导电单元11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超材料滤波结构，其特征在于，包括：基板(10)；至少三层导电几何结构层(20)，至少三层所述导电几何结构层(20)在叠置方向上依次间隔设置，所述导电几何结构层(20)设置在所述基板(10)上，其中，至少三层所述导电几何结构层(20)包括：第一导电几何结构层(21)，所述第一导电几何结构层(21)由依次排布的多个第一导电几何结构单元(110a)组成，每个所述第一导电几何结构单元(110a)包括两个以上互不相连的环状导电件(210)，且两个以上所述环状导电件(210)依次缩小；第二导电几何结构层(22)，所述第二导电几何结构层(22)由依次排布的多个第二导电几何结构单元(110b)组成，每个所述第二导电几何结构单元(110b)包括多个间隔设置且均匀排布围成环形的E状导电件(220)，各所述E状导电件(220)具有中间延伸段(221)和两个侧边延伸段(222)，各所述中间延伸段(221)的延长线向环形的中心点聚拢，相邻两个所述E状导电件(220)的相邻侧边延伸段(222)之间的中轴线通过该中心点；第三导电几何结构层(23)，所述第三导电几何结构层(23)由依次排布的多个第三导电几何结构单元(110c)组成，每个所述第三导电几何结构单元(110c)包括至少一个环状辅助导电件(230)。...

【技术特征摘要】
1.一种超材料滤波结构，其特征在于，包括：基板(10)；至少三层导电几何结构层(20)，至少三层所述导电几何结构层(20)在叠置方向上依次间隔设置，所述导电几何结构层(20)设置在所述基板(10)上，其中，至少三层所述导电几何结构层(20)包括：第一导电几何结构层(21)，所述第一导电几何结构层(21)由依次排布的多个第一导电几何结构单元(110a)组成，每个所述第一导电几何结构单元(110a)包括两个以上互不相连的环状导电件(210)，且两个以上所述环状导电件(210)依次缩小；第二导电几何结构层(22)，所述第二导电几何结构层(22)由依次排布的多个第二导电几何结构单元(110b)组成，每个所述第二导电几何结构单元(110b)包括多个间隔设置且均匀排布围成环形的E状导电件(220)，各所述E状导电件(220)具有中间延伸段(221)和两个侧边延伸段(222)，各所述中间延伸段(221)的延长线向环形的中心点聚拢，相邻两个所述E状导电件(220)的相邻侧边延伸段(222)之间的中轴线通过该中心点；第三导电几何结构层(23)，所述第三导电几何结构层(23)由依次排布的多个第三导电几何结构单元(110c)组成，每个所述第三导电几何结构单元(110c)包括至少一个环状辅助导电件(230)。2.根据权利要求1所述的超材料滤波结构，其特征在于，所述第一导电几何结构单元(110a)、第二导电几何结构单元(110b)及第三导电几何结构单元(110c)所在区域在所述叠置方向上的投影至少部分重合。3.根据权利要求2所述的超材料滤波结构，其特征在于，所述第一导电几何结构单元(110a)、第二导电几何结构单元(110b)及第三导电几何结构单元(110c)所在区域在所述叠置方向上的投影相重合。4.根据权利要求2或3所述的超材料滤波结构，其特征在于，每个所述第一导电几何结构单元(110a)包括两个所述环状导电件(210)，两个所述环状导电件(210)同心设置。5.根据权利要求4所述的超材料滤波结构，其特征在于，两个所述环状导电件(210)均为正六边形结构，且两个所述环状导电件(210)的各顶角相对设置。6.根据权利要求5所述的超材料滤波结构，其特征在于，两个所述环状导电件(210)中的外侧的所述环状导电件(210)的正六边形的外接圆半径为D1，1.0mm≤D1≤2.0mm，内侧的所述环状导电件(210)的正六边形的外接圆半径为D2，1.0mm≤D2≤1.5mm。7.根据权利要求5所述的超材料滤波结构，其特征在于，两个所述环状导电件(210)的线宽为x，0.3mm≤x≤1.0mm。8.根据权利要求2或3所述的超材料滤波结构，其特征在于，每个所述第二导电几何结构单元(110b)包括六个所述E状导电件(220)。9.根据权利...

【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：新型
国别省市：广东;44