專利名稱：超材料頻選表面及由其制成的超材料頻選天線罩和天線系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超材料及由其制成的超材料天線罩和天線系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種設(shè)計(jì)新穎的超材料頻選表面及由其制成的超材料頻選天線罩和天線系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
超材料是ー種具有天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的人工復(fù)合結(jié)構(gòu)材料。當(dāng)前，人們在基板上周期性地排列具有一定幾何形狀的人工微結(jié)構(gòu)來形成超材料。由于可以利用人工微結(jié)構(gòu)的幾何形狀和尺寸以及排布來改變超材料空間各點(diǎn)的介電常數(shù)和/或磁導(dǎo)率，使其產(chǎn)生預(yù)期的電磁響應(yīng)，以控制電磁波的傳播，故而，在多個(gè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，成為各國科研人員爭相研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。特別是可將超材料制作成具有良好透波性能的透波材料，并用來制作天線罩方面已有相當(dāng)研究。傳統(tǒng)上，制造天線罩時(shí)多采用介電常數(shù)和損耗角正切低、機(jī)械強(qiáng)度高的材料，如玻璃鋼、環(huán)氧樹脂和ABS以及UPVC等高分子聚合物。盡管這種天線罩不僅可使天線免受外界惡劣環(huán)境的影響，而且對天線的發(fā)送和/或接收的電磁波的損耗較小，但由于其波阻抗與空氣的波阻抗不同，電磁波在空氣與天線罩之間傳播時(shí)會發(fā)生反射，從而降低了天線的輻射效率和増益，嚴(yán)重影響天線的電磁性能。此外，有時(shí)需要天線罩具有頻率選擇(簡稱為“頻選”)特性，而傳統(tǒng)材料在制作上較復(fù)雜，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供ー種既具有良好的電磁性能又具有頻選特性的超材料頻選表面及由其制成的超材料頻選天線罩和天線系統(tǒng)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是ー種超材料頻選表面，其包括至少一超材料片層，所述超材料片層包括結(jié)合在一起的介質(zhì)基板和結(jié)構(gòu)層，所述結(jié)構(gòu)層包括附著于所述介質(zhì)基板的表面的多個(gè)第一金屬微結(jié)構(gòu)和第二金屬微結(jié)構(gòu)，所述第一金屬微結(jié)構(gòu)和第二金屬微結(jié)構(gòu)各自呈長方形陣列排布，且每ー第一金屬微結(jié)構(gòu)的中心為由連接四個(gè)最靠近的第二金屬微結(jié)構(gòu)的中心的四條直線段所形成的長方形區(qū)域的中心，所述第一金屬微結(jié)構(gòu)的幾何形狀和尺寸分別與所述第二金屬微結(jié)構(gòu)的幾何形狀和尺寸相同，每ー第一金屬微結(jié)構(gòu)和第二金屬微結(jié)構(gòu)均包括三個(gè)子結(jié)構(gòu)，每一子結(jié)構(gòu)包括兩相互平行的第一金屬線段和垂直地連接于所述兩第一金屬線段的兩相對端之間的第二金屬線段，每一子結(jié)構(gòu)的兩第一金屬線段分別與另兩子結(jié)構(gòu)的相鄰第一金屬線段相連接；每一第一金屬微結(jié)構(gòu)和第二金屬微結(jié)構(gòu)還均包括三條自各自中心分別向所述三個(gè)子結(jié)構(gòu)的第二金屬線段延伸形成且與相應(yīng)子結(jié)構(gòu)的兩第一金屬線段平行的第三金屬線段。優(yōu)選地，每兩相鄰子結(jié)構(gòu)的兩相互連接的第一金屬線段之間的夾角為120°。優(yōu)選地，所述第二金屬線段的外側(cè)到相應(yīng)金屬微結(jié)構(gòu)的中心的距離均相等，均等于 8. 95 9. 05mm。
優(yōu)選地，所述第二金屬線段的長度均相等，均等于I. 95^2. 05mm。優(yōu)選地，所述第一金屬線段和第二金屬線段的寬度均相等，均等于0. 2^0. 3_。優(yōu)選地，所述第三金屬線段的長度均相等、寬度均相等，分別等于8. 45^8. 55mm、0.25^0. 35mm。優(yōu)選地，所述介質(zhì)基板的厚度為0. 35^0. 45mm。

優(yōu)選地，由連接最靠近的四個(gè)第一金屬微結(jié)構(gòu)或第二金屬微結(jié)構(gòu)的中心的四條直線段所形成的長方形區(qū)域的長邊為39. 5^40. 5mm、短邊為23 24mm。優(yōu)選地,所述介質(zhì)基板的厚度為0. 4mm,所述結(jié)構(gòu)層的厚度為0.018mm,所述第一金屬線段和第二金屬線段的寬度均為0. 25mm，所述第二金屬線段的長度均為2mm，所述第ニ金屬線段的外側(cè)到相應(yīng)金屬微結(jié)構(gòu)的中心的距離均為9mm，所述第三金屬線段的長度均為8. 5_、寬度均為0. 3mm,由連接最靠近的四個(gè)第一金屬微結(jié)構(gòu)或第二金屬微結(jié)構(gòu)的中心的四條直線段所形成的長方形區(qū)域的長邊為40mm、短邊為23. 5mm。ー種超材料頻選天線罩，其包括至少ー超材料片層，所述超材料片層包括結(jié)合在一起的介質(zhì)基板和結(jié)構(gòu)層，所述結(jié)構(gòu)層包括附著于所述介質(zhì)基板的表面的多個(gè)第一金屬微結(jié)構(gòu)和第二金屬微結(jié)構(gòu)，所述第一金屬微結(jié)構(gòu)和第二金屬微結(jié)構(gòu)各自呈長方形陣列排布，且每ー第一金屬微結(jié)構(gòu)的中心為由連接四個(gè)最靠近的第二金屬微結(jié)構(gòu)的中心的四條直線段所形成的長方形區(qū)域的中心，所述第一金屬微結(jié)構(gòu)的幾何形狀和尺寸分別與所述第二金屬微結(jié)構(gòu)的幾何形狀和尺寸相同，每ー第一金屬微結(jié)構(gòu)和第二金屬微結(jié)構(gòu)均包括三個(gè)子結(jié)構(gòu)，每一子結(jié)構(gòu)包括兩相互平行的第一金屬線段和垂直地連接于所述兩第一金屬線段的兩相對端之間的第二金屬線段，每一子結(jié)構(gòu)的兩第一金屬線段分別與另兩子結(jié)構(gòu)的相鄰第一金屬線段相連接；姆一第一金屬微結(jié)構(gòu)和第二金屬微結(jié)構(gòu)還均包括三條自各自中心分別向所述三個(gè)子結(jié)構(gòu)的第二金屬線段延伸形成且與相應(yīng)子結(jié)構(gòu)的兩第一金屬線段平行的第三金屬線段。ー種天線系統(tǒng)，包括天線和設(shè)置于所述天線接收和/或發(fā)射的電磁波的傳播方向上的超材料頻選天線罩，所述超材料頻選天線罩包括至少ー超材料片層，所述超材料片層包括結(jié)合在一起的介質(zhì)基板和結(jié)構(gòu)層，所述結(jié)構(gòu)層包括附著于所述介質(zhì)基板的表面的多個(gè)第一金屬微結(jié)構(gòu)和第二金屬微結(jié)構(gòu)，所述第一金屬微結(jié)構(gòu)和第二金屬微結(jié)構(gòu)各自呈長方形陣列排布，且每ー第一金屬微結(jié)構(gòu)的中心為由連接四個(gè)最靠近的第二金屬微結(jié)構(gòu)的中心的四條直線段所形成的長方形區(qū)域的中心，所述第一金屬微結(jié)構(gòu)的幾何形狀和尺寸分別與所述第二金屬微結(jié)構(gòu)的幾何形狀和尺寸相同，每ー第一金屬微結(jié)構(gòu)和第二金屬微結(jié)構(gòu)均包括三個(gè)子結(jié)構(gòu)，每一子結(jié)構(gòu)包括兩相互平行的第一金屬線段和垂直地連接于所述兩第一金屬線段的兩相對端之間的第二金屬線段，每一子結(jié)構(gòu)的兩第一金屬線段分別與另兩子結(jié)構(gòu)的相鄰第一金屬線段相連接；每ー第一金屬微結(jié)構(gòu)和第二金屬微結(jié)構(gòu)還均包括三條自各自中心分別向所述三個(gè)子結(jié)構(gòu)的第二金屬線段延伸形成且與相應(yīng)子結(jié)構(gòu)的兩第一金屬線段平行的第三金屬線段。優(yōu)選地,所述天線是雙頻天線。本發(fā)明的超材料頻選表面及由其制成的超材料頻選天線罩和天線系統(tǒng)具有以下有益效果由于其超材料片層上具有各自呈長方形陣列排布的多個(gè)第一金屬微結(jié)構(gòu)和第二金屬微結(jié)構(gòu)，可讓兩個(gè)頻段的電磁波高效通過，且反射小，而具有良好的電磁性能，且可同時(shí)過濾掉這兩個(gè)頻段外的雜波，亦具有良好的頻選特性，減小了雜波干擾，讓這兩個(gè)頻段的電磁波可獨(dú)立工作。


下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)ー步說明。圖I是本發(fā)明超材料頻選表面的ー個(gè)超材料片層的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I中所述超材料片層的結(jié)構(gòu)層的平面示意圖；圖3是用于構(gòu)成圖2中所述結(jié)構(gòu)層的ー個(gè)金屬微結(jié)構(gòu)的放大示意圖；圖4是圖I中ー個(gè)長方形區(qū)域的単元結(jié)構(gòu)樣品的透射系數(shù)S2隨電磁波的頻率變化的響應(yīng)曲線圖；圖5是圖I中ー個(gè)長方形區(qū)域的單元結(jié)構(gòu)樣品的n值隨電磁波的頻率變化的曲線圖；圖6是本發(fā)明超材料頻選天線罩和天線系統(tǒng)的示意圖。圖中各標(biāo)號對應(yīng)的名稱為10超材料結(jié)構(gòu)、12介質(zhì)基板、14結(jié)構(gòu)層、16第一金屬微結(jié)構(gòu)、162子結(jié)構(gòu)、164第一金屬線段、166第二金屬線段、168第二金屬線段、18第二金屬微結(jié)構(gòu)、19單元結(jié)構(gòu)、20天線系統(tǒng)、22天線、24超材料頻選天線罩
具體實(shí)施例方式如圖I所示，本發(fā)明超材料頻選表面包括至少ー超材料片層10，所述超材料片層10包括結(jié)合在一起的介質(zhì)基板12和結(jié)構(gòu)層14。所述介質(zhì)基板12由聚合物材料、陶瓷材料、鐵電材料、鐵氧材料或鐵磁材料等制成，如環(huán)氧樹脂玻璃纖維布層壓板(簡稱FR4層壓板)、聚四氟こ烯玻璃纖維布層壓板(簡稱F4B層壓板)、高密度聚こ烯玻璃纖維布層壓板(簡稱HDPE層壓板)或丙烯腈-丁ニ烯-苯こ烯共聚物玻璃纖維布層壓板(簡稱ABS層壓板)等，其厚度為0. 35 0. 45mm。請參考圖2，所述結(jié)構(gòu)層14包括附著于所述介質(zhì)基板12的表面的多個(gè)第一金屬微結(jié)構(gòu)16和第二金屬微結(jié)構(gòu)18。所述多個(gè)第一金屬微結(jié)構(gòu)16和第二金屬微結(jié)構(gòu)18既可附著于所述介質(zhì)基板12的任一表面，也可同時(shí)附著于所述介質(zhì)基板12的兩個(gè)表面，本實(shí)施方式中為附著于所述介質(zhì)基板12的ー個(gè)表面。所述第一金屬微結(jié)構(gòu)16的幾何形狀和尺寸分別與所述第二金屬微結(jié)構(gòu)18的幾何形狀和尺寸完全相同，故以下以ー個(gè)第一金屬微結(jié)構(gòu)16為例進(jìn)行說明。如圖3所示，每ー第一金屬微結(jié)構(gòu)16包括三個(gè)大致呈n形的子結(jié)構(gòu)162，每一子結(jié)構(gòu)162包括兩相互平行的第一金屬線段164和垂直地連接于所述兩第一金屬線段164的兩相對端之間的第二金屬線段166，每一子結(jié)構(gòu)162的兩第一金屬線段164分別與另兩子結(jié)構(gòu)162的相鄰第一金屬線段164相連接，且每兩相鄰子結(jié)構(gòu)162的兩相互連接的第一金屬線段164之間的夾角為120°。從而，所述三個(gè)子結(jié)構(gòu)162的第二金屬線段166的垂直平分線的交點(diǎn)即為相應(yīng)第一金屬微結(jié)構(gòu)16的中心。每ー第一金屬微結(jié)構(gòu)16還包括三條自其中心分別向所述三個(gè)子結(jié)構(gòu)162的第二金屬線段166延伸形成且與相應(yīng)子結(jié)構(gòu)162的兩第一金屬線段164平行的第三金屬線段168。每一子結(jié)構(gòu)162的第二金屬線段166的外側(cè)到所述第一金屬微結(jié)構(gòu)16的中心的距離均等于LI，LI為8. 95^9. 05mm。所述三個(gè)子結(jié)構(gòu)162的第二金屬線段166的長度均等于Wl，Wl為I. 95 2. 05mm、第一金屬線段164和第二金屬線段166的寬度均等于W2，W2為0. 2^0. 3mm。所述三條第三金屬線段168的長度L2均相等、寬度D均相等，分別等于8. 45 8. 55mm、0. 25 0. 35mm。由此可知，所述三個(gè)子結(jié)構(gòu)162的寬度(即第二金屬線段166的長度)均等于Wl。 同上，每ー第二金屬微結(jié)構(gòu)18亦包括三個(gè)大致呈n形的子結(jié)構(gòu)，每一子結(jié)構(gòu)包括兩相互平行的第一金屬線段和垂直地連接于所述兩第一金屬線段的兩相對端之間的第二金屬線段，每一子結(jié)構(gòu)的兩第一金屬線段分別與另兩子結(jié)構(gòu)的相鄰第一金屬線段相連接，且每兩相鄰子結(jié)構(gòu)的兩相互連接的第一金屬線段之間的夾角為120°。從而，所述三個(gè)子結(jié)構(gòu)的第二金屬線段的垂直平分線的交點(diǎn)即為相應(yīng)第二金屬微結(jié)構(gòu)18的中心。每ー第二金屬微結(jié)構(gòu)18還包括三條自其中心分別向所述三個(gè)子結(jié)構(gòu)的第二金屬線段延伸形成且與相應(yīng)子結(jié)構(gòu)的兩第一金屬線段平行的第三金屬線段。每一子結(jié)構(gòu)的第二金屬線段的外側(cè)到所述第二金屬微結(jié)構(gòu)的中心的距離均相等，且等于所述第一金屬微結(jié)構(gòu)16的每一子結(jié)構(gòu)162的第二金屬線段166的外側(cè)到其中心的距離LI (即為8. 95 9. 05mm)。所述三個(gè)子結(jié)構(gòu)的第二金屬線段的長度(即子結(jié)構(gòu)的寬度)均相等、第一金屬線段和第二金屬線段的寬度均相等，且其長度和寬度分別等于所述第一金屬微結(jié)構(gòu)16的三個(gè)子結(jié)構(gòu)162的第二金屬線段166的長度Wl (即為I. 95 2. 05mm)及第一金屬線段164和第二金屬線段166的寬度W2(即為0. 2^0. 3mm)。所述三條第三金屬線段的長度均相等、寬度均相等，分別等于所述第一金屬微結(jié)構(gòu)16的三條第三金屬線段168的長度L2和寬度D。所述第一金屬微結(jié)構(gòu)16和第ニ金屬微結(jié)構(gòu)18均由如銅、銀等任何金屬導(dǎo)電材料制成。再請參考圖2，所述第一金屬微結(jié)構(gòu)16和第二金屬微結(jié)構(gòu)18各自呈長方形陣列排布，且每ー第一金屬微結(jié)構(gòu)16的中心為由連接四個(gè)最靠近的第二金屬微結(jié)構(gòu)18的中心的四條直線段(如圖中虛線)所形成的長方形區(qū)域的中心，或者每ー第二金屬微結(jié)構(gòu)18的中心為由連接四個(gè)最靠近的第一金屬微結(jié)構(gòu)16的中心的四條直線段(圖未示)所形成的長方形區(qū)域的中心。若所述長方形區(qū)域的長邊為D1、短邊為D2，則由連接四個(gè)最靠近的第一金屬微結(jié)構(gòu)16或第二金屬微結(jié)構(gòu)18的中心的四條直線段所形成的長方形區(qū)域的長邊和短邊亦分別為D1、D2。所述第一金屬微結(jié)構(gòu)16和第二金屬微結(jié)構(gòu)18各自整齊排布,也即,各個(gè)第一金屬微結(jié)構(gòu)16和第二金屬微結(jié)構(gòu)18的三個(gè)子結(jié)構(gòu)分別位于三個(gè)方向上。本實(shí)施方式中，由連接四個(gè)最靠近的第一金屬微結(jié)構(gòu)16或第二金屬微結(jié)構(gòu)18的中心的四條直線段所形成的長方形區(qū)域的長邊Dl為39. 5^40. 5mm、短邊D2為23 24mm。所述超材料片層10中，若我們將由連接最靠近的四個(gè)第二金屬微結(jié)構(gòu)18的中心的四條直線段形成的長方形區(qū)域所在的部分稱為ー個(gè)単元結(jié)構(gòu)19，則所述超材料片層10便可看作是由多個(gè)所述単元結(jié)構(gòu)19陣列而成，如圖I所示。實(shí)際制作吋，我們可選取一表面覆有金屬箔的PCB層壓板，在其金屬箔上通過蝕刻形成所述多個(gè)第一金屬微結(jié)構(gòu)16和第二金屬微結(jié)構(gòu)18,從而在此PCB層壓板的表面上形成所述結(jié)構(gòu)層14，即可制得所述超材料片層10。另外，所述多個(gè)第一金屬微結(jié)構(gòu)16和第二金屬微結(jié)構(gòu)18也可采用電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或者離子刻等方式形成。為了驗(yàn)證所述超材料片層10的響應(yīng)特性，以下我們以ー個(gè)單元結(jié)構(gòu)19為例來進(jìn)行仿真測試。在所述單元結(jié)構(gòu)19中，其長邊為40_、短邊為23. 5_，也即，由連接四個(gè)最靠近的第一金屬微結(jié)構(gòu)16或第二金屬微結(jié)構(gòu)18的中心的四條直線段所形成的長方形區(qū)域的長邊Dl為40mm、短邊D2為23. 5mm。所述介質(zhì)基板12是FR4層壓板，其相對介電常數(shù)e ^為4. 3、損耗角正切tan 6為0. 025，其厚度為0. 4mm。所述結(jié)構(gòu)層14由銅制成，厚度為0. 018mm,也即，每ー第一金屬微結(jié)構(gòu)16和第二金屬微結(jié)構(gòu)18的金屬線段由銅制成，其厚度均為0. 018mm ;而每ー第一金屬微結(jié)構(gòu)16和第二金屬微結(jié)構(gòu)18的第二金屬線段的外側(cè)到其中心的距離LI為9mm、第二金屬線段的長度Wl為2mm以及第一金屬線段和第二金屬線段的寬度W2為0. 25mm、第三金屬線段的長度L2為8. 5mm、寬度D為0. 3mm。經(jīng)仿真獲得所述單元結(jié)構(gòu)19的透射系數(shù)S2隨電磁波的頻率變化的響應(yīng)曲線圖如圖4所示。由圖可知，大致在(T4GHz、1(T15GHz兩個(gè)頻段，不僅所述單元結(jié)構(gòu)19樣品的透射系數(shù)S2均非常小，也即對電磁波的損耗小、透波率高，且兩個(gè)透波頻段均較寬，而在透波頻段外則有三個(gè)諧振點(diǎn)而形成帶外電磁波抑制(即多阻帯)，可有效地過濾掉雜波，而具有良好的頻選特性，即可讓兩個(gè)頻段的電磁波獨(dú)立工作，互不干擾。由此可見，本發(fā)明超材料頻選表面不僅在兩個(gè)超寬頻段內(nèi)對電磁波的反射小、透波率高，而具有良好的電磁性能，而且具有多帶阻功能，可過濾掉透波頻段外的電磁波，從而具有良好的頻選特性，可減小干擾。 另外，一般由于所述超材料頻選表面的兩側(cè)均為空氣，電磁波穿過所述超材料頻選表面時(shí)會發(fā)生反射，亦可造成電磁波的損耗，因此，在制造所述超材料頻選表面時(shí)還需要考慮與空氣阻抗匹配的問題，這就要求制得的所述超材料片層10的阻抗應(yīng)接近于空氣的阻杭。故，我們還以上述単元結(jié)構(gòu)19樣品為例并利用CST的Retrieval程序來測試本發(fā)明超材料頻選表面與空氣阻抗的匹配情況。如圖5所示，為n值(即單元結(jié)構(gòu)19的阻抗與空氣的阻抗的比值)隨電磁波的頻率變化的曲線圖，由其可知，在(T4GHZ、1(T15GHZ兩個(gè)頻段，n值的實(shí)部re(n)接近于1，而虛部im(n)幾乎為零。即可證明，在這兩個(gè)頻段，本發(fā)明超材料頻選表面的阻抗與空氣的阻抗匹配極佳，可近似為空氣，對電磁波的損耗小。此外，盡管圖中所示的超材料片層10由于使用了 FR4層壓板，使制成的超材料片層10呈平板狀，比較硬，不容易彎曲變形，但是為了美觀和根據(jù)具體情況需做成與天線共形的形狀，我們可通過熱壓平板狀超材料片層10或者將多塊平板型超材料片層10拼接在一起而形成呈彎曲、球形等各種形狀的超材料頻選表面。另外，亦可使用軟性的PCB層壓板來制得所述超材料片層10，以便制造呈任意形狀的超材料頻選表面。請參考圖6，為本發(fā)明超材料頻選天線罩和天線系統(tǒng)的示意圖。所述天線系統(tǒng)20包括天線22和用于保護(hù)所述天線22的超材料頻選天線罩24。所述天線22是雙頻天線，可以是貼片天線、縫隙天線、微帶天線等任意類型的天線，也可以是由上述天線組成的天線陣，其饋電方式可以是同軸線、縫隙耦合、微帶線等，圖中所示僅為ー個(gè)電磁波的發(fā)射源。所述超材料頻選天線罩24位于所述天線22接收和/或發(fā)射的電磁波的傳播方向上。所述超材料頻選天線罩24包括至少ー個(gè)所述超材料片層10，其他同以上對所述超材料片層10的相關(guān)描述。而根據(jù)實(shí)際需要，所述超材料頻選天線罩24可包括若干通過機(jī)械連接、焊接或粘合的方式疊加在一起的多個(gè)所述超材料片層10。此外，為了保護(hù)所述超材料頻選天線罩24，可在其表面上涂覆防酸、防腐、耐磨損等的保護(hù)層。以上所述僅是本發(fā)明的若干具體實(shí)施方式
和/或?qū)嵤├?，不?yīng)當(dāng)構(gòu)成對本發(fā)明的限制。對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明基本思想的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，如所述結(jié)構(gòu)層14的第一金屬微結(jié)構(gòu)16和第二金屬微結(jié)構(gòu)18附著于所述介質(zhì)基板12的兩相對表面， 而這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種超材料頻選表面，包括至少一超材料片層，所述超材料片層包括結(jié)合在一起的介質(zhì)基板和結(jié)構(gòu)層，所述結(jié)構(gòu)層包括附著于所述介質(zhì)基板的表面的多個(gè)第一金屬微結(jié)構(gòu)和第二金屬微結(jié)構(gòu)，所述第一金屬微結(jié)構(gòu)和第二金屬微結(jié)構(gòu)各自呈長方形陣列排布，且每一第一金屬微結(jié)構(gòu)的中心為由連接四個(gè)最靠近的第二金屬微結(jié)構(gòu)的中心的四條直線段所形成的長方形區(qū)域的中心，所述第一金屬微結(jié)構(gòu)的幾何形狀和尺寸分別與所述第二金屬微結(jié)構(gòu)的幾何形狀和尺寸相同，每一第一金屬微結(jié)構(gòu)和第二金屬微結(jié)構(gòu)均包括三個(gè)子結(jié)構(gòu)，每一子結(jié)構(gòu)包括兩相互平行的第一金屬線段和垂直地連接于所述兩第一金屬線段的兩相對端之間的第二金屬線段，每一子結(jié)構(gòu)的兩第一金屬線段分別與另兩子結(jié)構(gòu)的相鄰第一金屬線段相連接；每一第一金屬微結(jié)構(gòu)和第二金屬微結(jié)構(gòu)還均包括三條自各自中心分別向所述三個(gè)子結(jié)構(gòu)的第二金屬線段延伸形成且與相應(yīng)子結(jié)構(gòu)的兩第一金屬線段平行的第三金屬線段。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超材料頻選表面，其特征在于，每兩相鄰子結(jié)構(gòu)的兩相互連接的第一金屬線段之間的夾角為120°。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超材料頻選表面，其特征在于，所述第二金屬線段的外側(cè)到相應(yīng)金屬微結(jié)構(gòu)的中心的距離均相等，均等于8. 95、. 05_。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超材料頻選表面，其特征在于，所述第二金屬線段的長度均相等，均等于I. 95^2. 05mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超材料頻選表面，其特征在于，所述第一金屬線段和第二金屬線段的寬度均相等，均等于0. 2^0. 3mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超材料頻選表面，其特征在于，所述第三金屬線段的長度均相等、寬度均相等，分別等于8. 45 8. 55mm、0. 25 0. 35mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超材料頻選表面，其特征在于，所述介質(zhì)基板的厚度為0.35^0. 45mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超材料頻選表面，其特征在于，由連接最靠近的四個(gè)第一金屬微結(jié)構(gòu)或第二金屬微結(jié)構(gòu)的中心的四條直線段所形成的長方形區(qū)域的長邊為39. 5 40. 5mm、短邊為 23 24mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超材料頻選表面，其特征在于，所述介質(zhì)基板的厚度為0.4mm,所述結(jié)構(gòu)層的厚度為0. 018mm,所述第一金屬線段和第二金屬線段的寬度均為0.25mm，所述第二金屬線段的長度均為2mm，所述第二金屬線段的外側(cè)到相應(yīng)金屬微結(jié)構(gòu)的中心的距離均為9mm,所述第三金屬線段的長度均為8. 5mm、寬度均為0. 3mm,由連接最靠近的四個(gè)第一金屬微結(jié)構(gòu)或第二金屬微結(jié)構(gòu)的中心的四條直線段所形成的長方形區(qū)域的長邊為40mm、短邊為23. 5mm。
10.一種超材料頻選天線罩，其特征在于，所述超材料頻選天線罩由權(quán)利要求1-9中所述的超材料頻選表面制成。
11.一種天線系統(tǒng)，包括天線，其特征在于，所述天線系統(tǒng)還包括設(shè)置于所述天線接收和/或發(fā)射的電磁波的傳播方向上的超材料頻選天線罩，所述超材料頻選天線罩是權(quán)利要求10中所述的超材料頻選天線罩。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，所述天線是雙頻天線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超材料頻選表面，其包括一超材料片層，所述超材料片層包括介質(zhì)基板和附著于所述介質(zhì)基板的結(jié)構(gòu)層，所述結(jié)構(gòu)層包括多個(gè)第一金屬微結(jié)構(gòu)和第二金屬微結(jié)構(gòu)，所述第一、第二金屬微結(jié)構(gòu)各自呈長方形陣列排布，且每一第一金屬微結(jié)構(gòu)的中心為由連接四個(gè)最靠近的第二金屬微結(jié)構(gòu)的中心的四條直線段所形成的長方形區(qū)域的中心，每一第一、第二金屬微結(jié)構(gòu)均包括三個(gè)子結(jié)構(gòu)，每一子結(jié)構(gòu)包括兩相互平行的第一金屬線段和垂直地連接于所述兩第一金屬線段的兩相對端之間的第二金屬線段，每一子結(jié)構(gòu)的兩第一金屬線段分別與另兩子結(jié)構(gòu)的相鄰第一金屬線段相連接，而具有頻選特性。本發(fā)明還涉及一種由此超材料頻選表面制成的超材料頻選天線罩和天線系統(tǒng)。
文檔編號H01Q15/00GK102769203SQ20121022617
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月3日
發(fā)明者劉若鵬, 張嶺, 趙治亞 申請人:深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司