用于超材料平板天线的天线面、以及超材料平板天线的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于超材料平板天线的天线面以及超材料平板天线。上述用于超材料平板天线的天线面包括具有叠置的介质基板层和支撑层的介质基材、设置在所述介质基板层的与所述支撑层相反的表面上的多个导电几何结构、置于所述支撑层的与所述介质基板层相反的表面上的碳纤维背板层叠，其中，所述支撑层的材料的密度小于所述介质基板层的材料的密度，且所述介质基板层和所述支撑层压合在一起。上述天线面重量较轻且机械强度较大。超材料平板天线具有上述天线面，同时具有较轻的重量和较大的机械强度。
【专利说明】用于超材料平板天线的天线面、以及超材料平板天线
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及通信领域，更具体地，涉及一种用于超材料平板天线的天线面、以及超材料平板天线。
【背景技术】
[0002]超材料平板天线的天线面通常由金属微结构、介质基板层以及金属反射层叠置形成，其中，介质基板层上下表面分别附着金属微结构和金属反射面层。通常，介质基板层通常由具有一定介电常数的单一介质材料构成，厚度一般至少需要达到I至2毫米的量级。其中，介质基板层的材料的密度普遍较大，强度和刚性不强，使得天线面整体的重量较大，且机械强度较低。对于具有单层金属微结构的平板天线，由于介质基板层的材料的密度较大以及强度和刚性不强，使得使用上述天线面的平板天线的重量较重，机械强度也较低。为满足平整度要求和其他力学要求，会在金属反射层另一侧放置结构性支撑层(如金属支架、碳纤维板等)进行支撑和加固。近年，为了降低介质基板的整体重量，有研宄机构使用低介电常数、低密度的轻质材料配合原有介质基板使用，降低原有介质基板的厚度，进而降低介质基板的整体重量，但尚未整体考虑天线系统的力学性能。
[0003]参照图1，现有的超材料偏馈式平板天线的天线面由金属微结构11、介质基板层12以及金属反射层13叠置形成，其中，介质基板层12的上、下表面分别附着金属微结构11和金属反射面层13。介质基板层12通常由具有一定介电常数的单一介质材料构成，厚度一般至少需要达到I至2毫米的量级。其中，介质基板层12的材料的密度普遍较大，强度和刚性不强，使得超材料整体的重量较大、且机械强度较低。此外，为满足平整度要求和其他力学要求，会在介质基板层12的一侧设置结构性支撑层14进行支撑和加固，这又进一步增加了超材料的重量。
实用新型内容
[0004]针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种重量较轻且机械强度较大的用于超材料平板天线的天线面、以及一种超材料平板天线。
[0005]为实现上述目的，本实用新型一方面提供了一种用于超材料平板天线的天线面，包括:介质基材，具有叠置的介质基板层和支撑层；多个导电几何结构，设置在介质基板层的与支撑层相反的表面上；碳纤维背板层，叠置于支撑层的与介质基板层相反的表面上；其中，支撑层的材料的密度小于介质基板层的材料的密度，且介质基板层和支撑层压合在一起。
[0006]根据本实用新型，还包括:第一胶膜层，设置在介质基板层和支撑层之间，以将介质基板层和支撑层粘接。
[0007]根据本实用新型，支撑层构造为多孔结构。
[0008]根据本实用新型，多孔结构为蜂窝结构或泡沫结构。
[0009]根据本实用新型，介质基板层的厚度小于I毫米，支撑层的厚度在1-10毫米的范围内。
[0010]根据本实用新型，在碳纤维背板层的面向支撑层的表面上涂覆有金属涂层。
[0011]根据本实用新型，还包括:第二胶膜层，设置在支撑层和碳纤维背板层之间，以将支撑层和碳纤维背板层粘接。
[0012]根据本实用新型，碳纤维背板层与支撑层压合在一起。
[0013]根据本实用新型，导电几何结构为由金属或非金属的导电材料构成的微结构。
[0014]本实用新型的另一方面提供了一种超材料平板天线，包括馈源以及如上述任一项的天线面。
[0015]相较于现有技术，本实用新型的有益效果在于:
[0016]本实用新型的用于超材料平板天线的天线面，通过将介质基材构造为介质基板层和低密度材料制成的支撑层，使得超材料具有较低的重量。并且，压合后的低密度材料具有较高的机械强度，进而使得超材料具有较高的机械强度。此外，碳纤维背板层一方面起到了结构加强的作用，即进一步提高了超材料的机械强度；碳纤维背板层另一方面代替了原有的金属层反射电磁波，进一步降低了超材料重量。而由于压合后的低密度材料具有较高的机械强度，则可较现有技术减小碳纤维背板层的厚度，进一步降低了超材料重量。由此，本实用新型的天线面，同时具有较轻的重量和较大的机械强度。
[0017]本实用新型的用于超材料平板天线的天线面，将支撑层构造为多孔结构，例如蜂窝结构或泡沫结构。可在压合后具有远大于普通介质基板的机械强度。进而进一步提高了超材料的机械强度。
[0018]本实用新型的用于超材料平板天线的天线面，在碳纤维背板层的面向支撑层的表面上涂覆有金属涂层，加强反射性能。
[0019]本实用新型的超材料平板天线，包括上述天线面。故本实用新型的超材料平板天线同时具有较轻的重量和较大的机械强度。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1示出了现有技术中的一种偏馈式平板天线的天线面的剖面示意图；
[0021]图2是本实用新型的天线面的一个实施例的剖面示意图。
【具体实施方式】
[0022]以下参见附图描述本实用新型的【具体实施方式】。
[0023]参照图2，本实用新型的用于超材料平板天线的天线面的一个实施例，其包括介质基材。其中，介质基材包括叠置的介质基板层22和支撑层24。支撑层24的材料的密度小于介质基板层22的材料的密度，且介质基板层22和支撑层24压合在一起。此外，该天线面还包括多个导电几何结构21和碳纤维背板层26，其中，碳纤维背板层26设置在介质基板层22的与支撑层24相反的表面上，碳纤维背板层26叠置于支撑层24的与介质基板层22相反的表面上。
[0024]相较于图1示出的现有技术，本实施例以由低密度材料制成的支撑层24代替现有技术中的部分介质基板层22，从而使得本实施例的天线面具有较低的重量。进一步，本实施例中通过压合使得各层形成整体的天线面，其中，压合后的低密度材料具有较高的机械强度，进而使得天线面具有较高的机械强度。
[0025]此外，碳纤维背板层一方面起到了结构加强的作用，即进一步提高了超材料的机械强度；另一方面，相较于图1示出的现有技术，碳纤维背板层26代替了原有的金属层反射电磁波，即本实施例的天线面中不包括金属层，进一步降低了超材料重量。由此，较现有技术而言，碳纤维背板层26同时应用于提高天线面的机械轻度和提供对电磁波的反射。而由于压合后的低密度材料具有较高的机械强度，则可较现有技术减小碳纤维背板层的厚度，进一步降低了超材料重量。从而，本实施例的天线面同时具有较轻的重量和较大的机械强度。
[0026]继续参照图2，本实施例中，天线面还包括第一胶膜层23，第一胶膜层23设置在介质基板层22和支撑层24之间，以在压合时将介质基板层22和支撑层24粘接。其中，优选地采用热压工艺，并且形成第一胶膜层23所使用的胶膜是本领域技术人员公知的可以实现将介质基板层22和支撑层24粘结在一起的胶膜。
[0027]此外，在介质基板层22的与支撑层24相反的表面上设置有导电几何结构21，即导电几何结构21和支撑层24分别位于介质基板层22的两侧。该导电几何结构21为由金属或非金属的导电材料构成的微结构。优选地，该导电几何结构21为单层微结构。
[0028]另外，在本实施例中，支撑层24构造为多孔结构。优选地，支撑层24构造为蜂窝结构或泡沫结构。构造为多孔结构的支撑层24，在压合后具有远大于普通介质基板的机械强度。进而进一步提高了天线面的机械强度。
[0029]进一步，在本实施例中，介质基板层22的厚度小于I毫米，支撑层24的厚度在1-10毫米的范围内。相比较于现有技术，介质基板层22的厚度明显降低，进而天线面的重量得以降低。
[0030]优选地，介质基板层22由陶瓷材料、高分子材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料中的一种材料制成，介质基板层22的介电常数在2.0-4.0的范围内，且介质基板层22的损耗正切角小于0.01。
[0031]进一步参照图2，在本实施例中，在支撑层24和碳纤维背板层26之间设置有第二胶膜层25，以在压合时将支撑层24和碳纤维背板层26粘接。其中，形成第二胶膜层25所使用的胶膜是本领域技术人员公知的可以实现将支撑层24和碳纤维背板层26粘结在一起的胶膜。。
[0032]进一步，在本实施例中，在碳纤维背板层26的面向支撑层24的表面上涂覆有金属涂层(未示出)，即支撑层24、金属涂层和碳纤维背板层26依次上下叠置。上述金属涂层可进一步增强反射。
[0033]可理解，设置有碳纤维背板层26的情况下，在制作该天线面的时候，将导电几何结构21通过蚀刻工艺或其他本领域技术人员公知的方式设置在介质基板层22上，并将介质基板层22、第一胶膜层23、支撑层24、第二胶膜层25和碳纤维背板层26依次叠置后热压在一起。
[0034]上述天线面中去除碳纤维背板后的部分的重量较现有技术中去除结构性支撑层后的部分的重量降低了 40%或更多。而相比于具有同等机械强度的现有技术，上述天线面的整体重量降低了 50%。
[0035]根据不同的需要，通过配置导电几何结构的不同形状和尺寸以及相应的配置介质基板，可将上述天线面应用于超材料平板天线。
[0036]本实用新型的超材料平板天线，其天线面包括上述天线面。在使用单层导电几何结构实现卫星信号单收或收发的天线面中，平板天线的天线面同时具有较轻的重量和较大的机械强度。
[0037]以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于超材料平板天线的天线面，其特征在于，包括: 介质基材，具有叠置的介质基板层(22)和支撑层(24); 多个导电几何结构(21)，设置在所述介质基板层(22)的与所述支撑层(24)相反的表面上； 碳纤维背板层(26)，叠置于所述支撑层(24)的与所述介质基板层(22)相反的表面上; 其中，所述支撑层(24)的材料的密度小于所述介质基板层(22)的材料的密度，且所述介质基板层(22)和所述支撑层(24)压合在一起。
2.根据权利要求1所述的用于超材料平板天线的天线面，其特征在于，还包括: 第一胶膜层(23)，设置在所述介质基板层(22)和所述支撑层(24)之间，以将所述介质基板层(22)和所述支撑层(24)粘接。
3.根据权利要求1所述的用于超材料平板天线的天线面，其特征在于， 所述支撑层(24)构造为多孔结构。
4.根据权利要求3所述的用于超材料平板天线的天线面，其特征在于， 所述多孔结构为蜂窝结构或泡沫结构。
5.根据权利要求1所述的用于超材料平板天线的天线面，其特征在于， 所述介质基板层(22)的厚度小于I毫米，所述支撑层(24)的厚度在1-10毫米的范围内。
6.根据权利要求1所述的用于超材料平板天线的天线面，其特征在于， 在所述碳纤维背板层(26)的面向所述支撑层(24)的表面上涂覆有金属涂层。
7.根据权利要求1所述的用于超材料平板天线的天线面，其特征在于，还包括: 第二胶膜层(25)，设置在所述支撑层(24)和所述碳纤维背板层(26)之间，以将所述支撑层(24)和所述碳纤维背板层(26)粘接。
8.根据权利要求1的用于超材料平板天线的天线面，其特征在于， 所述碳纤维背板层(26)与所述支撑层(24)压合在一起。
9.根据权利要求1所述的用于超材料平板天线的天线面，其特征在于， 所述导电几何结构为由金属或非金属的导电材料构成的微结构。
10.一种超材料平板天线，其特征在于，包括馈源以及如权利要求1-9中任一项所述的天线面。
【文档编号】H01Q15/00GK204243207SQ201420736432
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】不公告发明人 申请人:深圳光启创新技术有限公司, 深圳光启高等理工研究院