X 波段超宽频透波天线罩制造技术

本发明专利技术公开一种X波段超宽频透波天线罩，其虚拟划分为多个基本单元，每一基本单元尺寸小于所述响应电磁波波长的五分之一；所述基本单元包括四层基板，相邻基板之间设置有第一半固化片、第二半固化片以及第三半固化片；所述第一半固化片与相邻基板接触的相对两侧表面分别设置有第一人造微结构与第二人造微结构，第二半固化片与相邻基板接触的任一表面设置有第三人造微结构，第三半固化片与相邻基板接触的相对两侧表面分别设置有第四人造微结构和第五人造微结构。本发明专利技术通过采用超材料原理设计透波天线罩，通过设置多层人造微结构使得电磁波入射进入天线罩时，天线罩的阻抗渐变进而达到阻抗匹配和宽频透波效果。本发明专利技术在X波段其透波率达到90%以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种天线罩，尤其涉及一种X波段超宽频透波天线罩。
技术介绍
一般情况下，天线系统都会设置有天线罩。天线 罩的目的是保护天线系统免受风雨、冰雪、沙尘和太阳辐射等的影响，使天线系统工作性能比较稳定、可靠。同时减轻天线系统的磨损、腐蚀和老化，延长使用寿命。但是天线罩是天线前面的障碍物，对天线辐射波会产生吸收和反射，改变天线的自由空间能量分布，并在一定程度上影响天线的电气性能。目前制备天线罩的材料多采用介电常数和损耗角正切低、机械强度高的材料，如玻璃钢、环氧树脂、高分子聚合物等，材料的介电常数具有不可调节性。结构上多为均匀单壁结构、夹层结构和空间骨架结构等，罩壁厚度的设计需兼顾工作波长、天线罩尺寸和形状、环境条件、所用材料在电气和结构上的性能等因素，较难达到高透波要求，而且天线罩的工作频段较窄，在不同的频段需求下需要更换天线罩，无法实现资源的重复使用，导致资源的浪费以及设备成本的提高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种在整个X波段(8-12GHZ)均具有良好透波性能的天线罩。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是，提出一种X波段超宽频透波天线罩，所述天线罩虚拟划分为多个基本单元，每一基本单元长宽小于所需响应电磁波波长的五分之一；所述基本单元包括四层基板，相邻基板之间设置有第一半固化片、第二半固化片以及第三半固化片；所述第一半固化片与相邻基板接触的相对两侧表面分别设置有第一人造微结构与第二人造微结构，第二半固化片与相邻基板接触的任一表面设置有第三人造微结构，第三半固化片与相邻基板接触的相对两侧表面分别设置有第四人造微结构和第五人造微结构；所述第一人造微结构为实心正方形金属贴片，所述第二人造微结构为“十”字形金属结构，所述第三人造微结构为边长大于第一人造微结构的实心正方形金属贴片，所述第四人造微结构形状与第二人造微结构相同，所述第五人造微结构形状与第一人造微结构相同。进一步地，所述基板材料为相对介电常数为3. 0至4. 0，损耗角正切为0. 004至0. 007的FR4材料。进一步地，所述第一至第三半固化片的相对介电常数均为4. 0至4. 5，损耗角正切均为 0. 015 至 0. 02。进一步地，所述基本单元长宽尺寸相等且长宽尺寸为3. 0至4. 0毫米。进一步地，所述第一人造微结构为边长I. 8至2. 0毫米的实心正方形金属贴片；所述第二人造微结构的两条金属分支长度和线宽均相同，长度为3. 0毫米，线宽为0. I毫米。进一步地，所述第三人造微结构边长比第一人造微结构边长长0. 2至0. 3毫米。进一步地，所述基板材料为相对介电常数为3. 5，损耗角正切为0. 006的FR4材料。进一步地，所述第一至第三半固化片的相对介电常数均为4. 1，损耗角正切均为0. 016。进一步地，所述第一人造微结构边长为I. 84毫米。进一步地，所述第三人造微结构边长为2. 04毫米。本专利技术通过采用超材料原理设计透波天线罩，通过设置多层人造微结构使得电磁波入射进入天线罩时，天线罩的阻抗渐变进而达到阻抗匹 配和宽频透波效果。本专利技术在X波段其透波率达到90%以上。附图说明图I为构成超材料的基本单元的立体结构示意图；图2为构成本专利技术X波段超宽频透波天线罩的基本单元的剖视图；图3为第一人造金属微结构拓扑图；图4为第二人造金属微结构拓扑图；图5第三人造金属微结构拓扑图；图6第四人造金属微结构拓扑图；图7第五人造金属微结构拓扑图；图8为采用纯FR4材料制成的天线罩的S参数仿真图；图9为本专利技术X波段超宽频透波天线罩的S参数仿真图；图10为本专利技术X波段超宽频透波天线罩的阻抗匹配效果图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。光，作为电磁波的一种，其在穿过玻璃的时候，因为光线的波长远大于原子的尺寸，因此我们可以用玻璃的整体参数，例如折射率，而不是组成玻璃的原子的细节参数来描述玻璃对光线的响应。相应的，在研究材料对其他电磁波响应的时候，材料中任何尺度远小于电磁波波长的结构对电磁波的响应也可以用材料的整体参数，例如介电常数e和磁导率U来描述。通过设计材料每点的结构使得材料各点的介电常数和磁导率都相同或者不同从而使得材料整体的介电常数和磁导率呈一定规律排布，规律排布的磁导率和介电常数即可使得材料对电磁波具有宏观上的响应，例如汇聚电磁波、发散电磁波等。该类具有规律排布的磁导率和介电常数的材料称之为超材料。如图I所示，图I为构成超材料的基本单元的立体结构示意图。超材料的基本单元包括人造微结构2以及该人造微结构附着的第一基板I。人造微结构可为人造金属微结构，人造金属微结构具有能对入射电磁波电场和/或磁场产生响应的平面或立体拓扑结构，改变每个超材料基本单元上的人造金属微结构的图案和/或尺寸即可改变每个超材料基本单元对入射电磁波的响应。人造微结构2上还可覆盖有第二基板3，第二基板3、人造微结构2以及第一基板I构成超材料的基本单元。多个超材料基本单元按一定规律排列即可使得超材料对电磁波具有宏观的响应。由于超材料整体需对入射电磁波有宏观电磁响应因此各个超材料基本单元对入射电磁波的响应需形成连续响应，这要求每一超材料基本单兀的尺寸小于入射电磁波波长的五分之一，优选为入射电磁波波长的十分之一。本段描述中，我们人为的将超材料整体划分为多个超材料基本单元，但应知此种划分方法仅为描述方便，不应看成超材料由多个超材料基本单元拼接或组装而成，实际应用中超材料是将人造金属微结构周期排布于基材上即可构成，工艺简单且成本低廉。周期排布即指上述人为划分的各个超材料基本单元上的人造金属微结构能对入射电磁波产生连续的电磁响应。本专利技术利用上述超材料原理设计X波段超宽频透波天线罩，与图I不同的是，本专利技术X波段超宽频透波天线罩的基本单元的基板中设置有多层微结构。通过设计不同的微结构的排布实现阻抗匹配与宽频透波的效果。本专利技术通过如下方式设计(1)通过传输线理论建立电路模型、仿真并调整该电路模型直至得到所需效果并得出最终电路模型中的电容和电感值；(2)设计不同的微结构以实现上述电路模型中的电容和电感值。本专利技术中以 金属贴片实现改变对应子单元的电容值，以“十”字形金属结构实现改变对应子单元的电感值。下面详细描述本专利技术中各层子单元的拓扑结构和尺寸。本专利技术X波段超宽频透波天线罩的基本单元的剖视图如图2所示，其包括四层基板10，相邻基板之间还设置有第一半固化片20、第二半固化片30以及第三半固化片40以加强天线罩的机械性能。基本单元的长宽相等且长宽尺寸优选为3.0至4.0毫米。本专利技术中，第一半固化片20与相邻基板接触的相对两侧表面分别设置有第一人造微结构21和第二人造微结构22，第二半固化片30与相邻基板接触的任一表面设置有第三人造微结构31，第三半固化片40与相邻基板接触的相对两侧表面分别设置有第四人造微结构41和第五人造微结构42。基板材料优选为相对介电常数为3. 0至4. 0，损耗角正切为0. 004至0. 007的FR4材料，更优选地，基板材料为相对介电常数为3. 5，损耗角正切为0. 006的FR4材料；第一至第三半固化片的相对介电常数优选均为4. 0至4. 5，第一至第三半固化片的损耗角正切均优选为0. 015至0. 0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种X波段超宽频透波天线罩，其特征在于：所述天线罩虚拟划分为多个基本单元，每一基本单元长宽小于所需响应电磁波波长的五分之一；所述基本单元包括四层基板，相邻基板之间设置有第一半固化片、第二半固化片以及第三半固化片；所述第一半固化片与相邻基板接触的相对两侧表面分别设置有第一人造微结构与第二人造微结构，第二半固化片与相邻基板接触的任一表面设置有第三人造微结构，第三半固化片与相邻基板接触的相对两侧表面分别设置有第四人造微结构和第五人造微结构；所述第一人造微结构为实心正方形金属贴片，所述第二人造微结构为“十”字形金属结构，所述第三人造微结构为边长大于第一人造微结构的实心正方形金属贴片，所述第四人造微结构形状与第二人造微结构相同，所述第五人造微结构形状与第一人造微结构相同。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘若鹏，赵治亚，方小伟，陈智伟，吴煜锋，张岭，
申请(专利权)人：深圳光启创新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：