[实用新型]一种基于强耦合机制的角度极其稳定的高性能通信天线罩

说明书

本实用新型公开了一种基于强耦合机制的角度极其稳定的高性能通信天线罩。天线罩包括多个紧密排列的周期单元结构，每个周期单元结构由一层介质层和两层金属层组成，两层金属层分别贴于介质层两表面；周期单元结构包括顶层金属贴片、介质和底层金属贴片；顶层金属贴片贴于介质上表面，底层金属贴片贴于介质下表面。本实用新型适用于角度、极化稳定性高的移动通信天线罩设计，通带内插入损耗小且稳定，通带二倍频处形成高抑制的宽阻带，角度、极化稳定性极佳。在现代通信、雷达及军事国防等领域应用价值巨大。

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，特别是涉及了一种基于强耦合机制的角度极其稳定的高性能通信天线罩，可应用于高频段5G通信及雷达方面。

背景技术

随着通信技术的飞速发展，5G通信成为如今通信领域的研究热点，加之2020年5G通信技术上市的目标进一步推动了5G通信技术的发展。

传统的无线通信系统通常用到介质滤波器和SAW(Surface Acoustic Wave，声表面波)滤波器。介质滤波器虽然有较好的性能，但体积大，不便于用到便携式设备中。而SAW滤波器在1.5GHz以下使用非常合适，但是在工作频率超过1.5GHz时，SAW的Q值开始下降，到2.5GHz时，SAW的选择性已经只能用在一些要求比较低的场合。另外，基于CMOS工艺的BAW(Bulk Acoustic Wave,体声波)滤波器也常应用于移动通信系统中。然而，BAW滤波器其抑制带外杂散(主要为2倍频)的能力相对较弱。因此，在保证天线正常工作的前提下如何提高对倍频处杂散信号的抑制成为一大难题。

通过大量文献调研、行业分析与技术研究，采用周期性超材料结构设计一体化的滤波天线罩是一个可行的方案。天线罩是用来保护天线或整个微波系统免受环境影响的外壳，在无线系统中应用广泛，常将频率选择表面FSS(Frequency selective surfaces)用来设计天线罩。而超材料电磁场控制理论的提出，为设计新型的天线罩提供了理论基础。通过合理调整周期性超材料天线罩的结构，有望实现在对系统性能的不良影响降至最低的同时，改善系统的通带插损及带外抑制能力。

如今，国内外对于频率选择表面技术也有了数年的研究，之前的研究更多的着眼于单独通带或者阻带，而对于工作频段形成通带，二倍频形成阻带效果的FSS研究甚少。此外，在实际通信系统中，高性能天线对入射电磁波角度的改变敏感性很低，而传统的FSS结构在入射电磁波角度发生变化时，其频率响应会发生偏移，造成系统性能的下降，使得如何提高频率选择表面的角度性能成为另一大挑战。因此，设计一款角度性能极其稳定的高性能频率选择表面结构对于新一代移动通信技术的发展是至关重要的。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于强耦合机制的角度极其稳定的高性能通信天线罩，通过两层金属贴片之间巧妙的耦合设计，对于空间各方向入射的电磁波有着稳定、高效的选择透过性。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：

所述天线罩采用频率选择表面技术，具体包括多个紧密排列的周期单元结构，每个周期单元结构由一层介质层和两层金属层组成，两层金属层分别贴于介质层两表面；当自由空间中电磁波入射到所述天线罩，会对特定入射频率的电磁波产生选择特性，使得天线工作频段的信号正常透过，而对天线工作频段二倍频处产生的杂散信号具有很好的抑制效果。

本实用新型适用于角度、极化稳定性高的移动通信天线罩设计，通带内插入损耗小且稳定，通带二倍频处形成高抑制的宽阻带，角度、极化稳定性极佳。在现代通信、雷达及军事国防等领域应用价值巨大。

所述周期单元结构包括顶层金属贴片P₁、介质D₀和底层金属贴片P₂；顶层金属贴片P₁贴于介质D₀上表面，底层金属贴片P₂贴于介质D₀下表面。