超材料及由超材料制成的天线罩制造技术

本发明专利技术提供了一种超材料，包括多个超材料片层，每个超材料片层包括中间层和两分别覆盖于所述中间层的两相对表面的包覆层，所述中间层包括一介质基板及附着于所述介质基板的两相对表面的多个人工微结构，位于所述介质基板的两个相对表面上对应位置的人工微结构组成一对，由每对人工微结构及其所在的介质基板部分组成一个超材料单元，每对人工微结构中的任一人工微结构绕以垂直于所述介质基板并通过其所在的超材料单元的中心的直线为轴旋转90度或270度后与另一人工微结构重叠，这种超材料可让一定频段的电磁波高效通过、而过滤掉另一频段的电磁波。本发明专利技术还提供了一种由所述超材料制成的天线罩，以让天线罩具有选择性透波的性能。

【技术实现步骤摘要】
超材料及由超材料制成的天线罩
本专利技术涉及超材料，更具体地说，涉及一种具有全新设计的人工微结构的超材料及由超材料制成的天线罩。
技术介绍
超材料是一种具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构材料。当前，人们是在介质基板上周期性地排列具有一定几何形状的人工微结构来形成超材料。一般，人工微结构的几何尺寸介于所需响应的入射电磁波波长的五分之一到十分之一之间。由于人们可以利用人工微结构的几何形状和尺寸以及排布方式来改变超材料空间各点的介电常数和/或磁导率，使其产生预期的电磁响应，以控制电磁波的传播，故而，在多个领域具有广泛的应用前景，成为各国科研人员争相研究的热点领域之一。目前，人们已经开展了超材料作为透波材料的应用研究，特别是在用超材料来制作天线罩方面。我们知道，天线罩是罩设于天线的外面，用于保护天线的，使其免受外界恶劣环境的影响。这样，电磁波需要穿过天线罩而被天线所接收或传播出去，这就要求天线罩具有良好的透波性能，尽量减少对电磁波的损耗，而且反射小。此外，对于只是定向收发特定频率的电磁波的天线来说，天线罩则只需要让该特定频率的电磁波穿过即可，对于其他频率的电磁波则可由天线罩过滤掉，也即选择性透波，这样可避免杂讯对天线的干扰，提高了天线收发信号的准确性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种具有选择性透波功能的超材料及由所述超材料制成的天线罩。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超材料，包括至少一个超材料片层，每个超材料片层包括中间层和两分别覆盖于所述中间层的两相对表面的包覆层，所述中间层包括一介质基板及附着于所述介质基板的两相对表面的多个人工微结构，每个人工微结构大致呈“I”字形；位于所述介质基板的两个相对表面上对应位置的人工微结构组成一对，由每对人工微结构及其所在的介质基板部分组成一个超材料单元，每对人工微结构中的任一人工微结构绕以垂直于所述介质基板并通过其所在的超材料单元的中心的直线为轴旋转90度或270度后与另一人工微结构重叠。优选地，每个人工微结构包括至少两第一方环和将所述两第一方环连接在一起的第一直线。优选地，每个人工微结构还包括两第二方环和将所述两第二方环分别连接于所述两第一方环的两第二直线。优选地，所述第一直线与所述两第二直线共线。优选地，所述第一直线和所述两第二直线分别位于所述两第一方环、第二方环的相应边的中点。优选地，所述两第一方环和第二方环的几何尺寸均相等。优选地，所述第一直线和所述两第二直线分别位于所述两第一方环、第二方环的长边的中点。优选地，所述介质基板由聚四氟乙烯制成，而所述两包覆层由聚丙烯制成。优选地，所述人工微结构周期性地排布于所述介质基板的两相对表面。一种天线罩，用于罩设天线以保护天线，所述天线罩由超材料制成，所述超材料包括至少一个超材料片层，每个超材料片层包括中间层和两分别覆盖于所述中间层的两相对表面的包覆层，所述中间层包括一介质基板及附着于所述介质基板的两相对表面的多个人工微结构，每个人工微结构大致呈“I”字形；位于所述介质基板的两个相对表面上对应位置的人工微结构组成一对，由每对人工微结构及其所在的介质基板部分组成一个超材料单元，每对人工微结构中的任一人工微结构绕以垂直于所述介质基板并通过其所在的超材料单元的中心的直线为轴旋转90度或270度后与另一人工微结构重叠。本专利技术的超材料及由超材料制成的天线罩具有以下有益效果：由于具有所述人工微结构的超材料可让一定频段的电磁波高效通过、而过滤掉另一频段的电磁波，具有选择性透波的功能，由此可见，由其制成的天线罩也具有选择性透波的性能。附图说明下面将结合附图及具体实施方式对本专利技术作进一步说明。图1是本专利技术的超材料的截面结构示意图；图2是本专利技术的中间层的人工微结构周期性地排布于介质基板的一个表面上的示意图；图3是本专利技术的中间层的人工微结构周期性地排布于介质基板的另一个相对表面上的示意图；图4是本专利技术的人工微结构的平面示意图；图5是由本专利技术的一具体几何尺寸人工微结构构成的超材料的反射系数、透射系数随电磁波频率变化的仿真示意图；图6是图5中12.79-24.27GHz频段的放大图；图7是本专利技术的天线罩罩设于一天线时的示意图。图中各标号对应的名称为：10超材料片层、12中间层、122介质基板、124人工微结构、1242第一直线、1244方环、1246第二直线、126超材料单元、14包覆层、20天线罩、30电磁波发射源具体实施方式如图1所示，为本专利技术提供的超材料。所述超材料包括一超材料片层10，所述超材料片层10包括中间层12和两分别覆盖于所述中间层12的两相对表面的包覆层14。所述中间层12包括一介质基板122及附着于所述介质基板122的两相对表面的多个人工微结构124。这样，由于所述两包覆层14分别覆盖于所述中间层12的两相对表面而将所述人工微结构124保护起来，所述人工微结构124可免受外界恶劣环境的影响而致其磨损乃至剥离脱落。所述介质基板122及两包覆层14可由任何具有高介电常数或低介电常数的高分子聚合物制成，且所述介质基板122与所述两包覆层14既可以均采用同一种材料制成，也可以分别采用不同的材料制成，而所述介质基板122还可由陶瓷材料制成，所述两包覆层14的厚度既可以相等，也可以不相等。本实施例中，所述介质基板122是由聚四氟乙烯(F4B)制成，而所述两包覆层14均是由聚丙烯(PP)制成，且所述两包覆层14的厚度相等。如图2和图3所示，所述中间层12的介质基板122的两个相对表面上均附着有多个人工微结构124，位于所述介质基板122的两个相对表面上对应位置的人工微结构124组成一对，而我们一般将每对人工微结构124及其所在的介质基板122部分人为定义为一个超材料单元126，每个超材料单元126的几何尺寸小于所需响应的电磁波波长的五分之一，优选为十分之一；每对人工微结构124的几何尺寸应与相应超材料单元126的几何尺寸属于同一数量级。每对人工微结构124中位于所述介质基板122的任一表面上的人工微结构124绕以垂直于所述介质基板122并通过其所在的超材料单元126的中心的直线为轴旋转90度或270度后与另一表面上的人工微结构124重叠。每个人工微结构124通常为由金属线如铜线或者银线等构成的具有一定拓扑形状的平面(二维)或立体(三维)结构，其中，金属线的截面可以为扁平状或其他任意形状，如圆柱状。图2和图3中所示的人工微结构124均是由具有扁平状截面的金属线构成的平面结构，并呈周期性排布，也即，所述人工微结构124是周期性地排布于所述介质基板122的两个相对表面上的，而由相应表面的包覆层14覆盖而被保护起来。请参考图4，为本专利技术的人工微结构124的一个实施例。每个人工微结构124大致呈“I”字形，其包括两第一方环1242、两第二方环1244和将所述两第一方环1242连接在一起的一第一直线1246、将所述两第一方环1242分别连接于所述两第二方环1244的两第二直线1248。所述第一直线1246与所述两第二直线1248共线且分别位于所述两第一方环1242、第二方环1244的相应边的中点。图4中，所述两第一方环1242和第二方环1244均大致呈长方形且其几何尺寸均相等，而所述第一直线1246、两第二直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超材料，其特征在于，包括至少一个超材料片层，每个超材料片层包括中间层和两分别覆盖于所述中间层的两相对表面的包覆层，所述中间层包括一介质基板及附着于所述介质基板的两相对表面的多个人工微结构，每个人工微结构大致呈“I”字形；位于所述介质基板的两个相对表面上对应位置的人工微结构组成一对，由每对人工微结构及其所在的介质基板部分组成一个超材料单元，每对人工微结构中的任一人工微结构绕以垂直于所述介质基板并通过其所在的超材料单元的中心的直线为轴旋转90度或270度后与另一人工微结构重叠。

【技术特征摘要】
1.一种超材料，其特征在于，包括至少一个超材料片层，每个超材料片层包括中间层和两分别覆盖于所述中间层的两相对表面的包覆层，所述中间层包括一介质基板及附着于所述介质基板的两相对表面的多个人工微结构，每个人工微结构大致呈“I”字形；位于所述介质基板的两个相对表面上对应位置的人工微结构组成一对，由每对人工微结构及其所在的介质基板部分组成一个超材料单元，每对人工微结构中的任一人工微结构绕以垂直于所述介质基板并通过其所在的超材料单元的中心的直线为轴旋转90度或270度后与另一人工微结构重叠。2.根据权利要求1所述的超材料，其特征在于，每个人工微结构包括至少两第一方环和将所述两第一方环连接在一起的第一直线。3.根据权利要求2所述的超材料，其特征在于，每个人工微结构还包括两第二方环和将所述两第二方环分别连接于所述两第一方环的两第...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘若鹏，赵治亚，方小伟，牛攀峰，
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：