透明反射导电频率选择电磁材料及多模块多频天线系统技术方案

本实用新型专利技术公开透明反射导电频率选择电磁材料及多模块多频天线系统，电磁材料由周期性的导电周期子单元组成，每个导电周期子单元有四条导电臂，采用慢波导电线段，多个导电周期子单元形成周期性的慢波导电线圈，导电臂通过折弯形成电感与电容并联结构的LC并联谐振电路。多模块多频天线系统包括电磁材料以及分别设置在电磁材料下方和上方的高频阵列天线和低频阵列天线，且电磁材料使用液态金属工艺印刷在防水层上。本装置电磁材料具有对低频电磁波信号更强的反射，能增强低频定向增益；对高频电磁波信号透明，使得高频天线辐射性能透射前后具有性能一致性，辐射性能波动更小。辐射性能波动更小。辐射性能波动更小。

【技术实现步骤摘要】
透明反射导电频率选择电磁材料及多模块多频天线系统


[0001]本技术涉及无线通讯
，具体的说是透明反射导电频率选择电磁材料及多模块多频天线系统。

技术介绍

[0002]在当前的多天线模块移动基站设计中，需要将多个应用于不同无线电频段的辐射器集成在同一个天线罩中并保持与其独立工作时性能的一致性。目前的多模块多频天线系统的设计思路是将高频阵列天线与低频阵列天线堆叠起来，为了减小通过堆叠在同一空间下各辐射模块对相互之间的辐射性能影响，使用一种透明反射导电频率选择电磁材料设置在高频阵列天线与低频阵列天线之间，该材料需要具有对低频电磁波信号反射，实现低频定向增益，而对高频电磁波信号透明的特性。传统的频率选择表面地结构，如图1所示，该结构能兼容的频带窄，对高频辐射信号的通透性不好，且对低频阵列天线电磁信号反射效果不够。

技术实现思路

[0003]为解决上述问题，本技术提供透明反射导电频率选择电磁材料及多模块多频天线系统。本技术的电磁材料具有对低频电磁波信号更强的反射，能增强低频定向增益；对高频电磁波信号透明，使得高频天线辐射性能透射前后具有性能一致性，辐射性能波动更小。
[0004]本技术通过以下技术方案来实现：
[0005]一种透明反射导电频率选择电磁材料，所述电磁材料由周期性的导电周期子单元组成，每个导电周期子单元有四条导电臂，采用慢波导电线段，多个导电周期子单元形成周期性的慢波导电线圈，导电臂通过折弯形成电感与电容并联结构的LC并联谐振电路。
[0006]进一步的，导电周期子单元之间的间距可调。
[0007]进一步的，LC并联谐振电路均匀分布在水平面和垂直面。
[0008]多模块多频天线系统，包括透明反射导电频率选择电磁材料，天线系统还包括分别设置在电磁材料下方和上方的高频阵列天线和低频阵列天线，电磁材料对低频电磁波信号反射，并对高频电磁波信号透明。
[0009]进一步的，所述低频阵列天线设置在低频天线罩内的低频天线支撑面上，所述电磁材料设置在低频天线支撑面下方，且在电磁材料的下方与高频阵列天线之间还设置有防水层，高频阵列天线设置在高频天线罩内的高频反射板的上方。
[0010]进一步的，所述电磁材料使用液态金属工艺印刷在防水层上。
[0011]本技术的有益效果在于：
[0012]（1）、本专利技术中透明反射导电频率选择电磁材料中的弯折线路所等效的LC 并联谐振单元小，且均匀分布在水平面和垂直面，极化方式更加稳定，可以兼容不同极化。
[0013]（2）、本专利技术中透明反射导电频率选择电磁材料的基本组成子单元面积小，子单元
之间的间距可调，可以通用兼容不同的高频阵列天线单元间距和频段；
[0014]（3）、本专利技术中透明反射导电频率选择电磁材料可以使用液态金属工艺印刷在防水罩上，实现部件一体化，简化了天线的结构并提高生产效率。
附图说明
[0015]图1是常用频率选择表面地结构；
[0016]图2是常用双频天线整体结构示意图；
[0017]图3是本技术的本专利技术的双频天线整体结构示意图；
[0018]图4是本技术的频率选择电磁材料子单元结构示意图；
[0019]图5是本技术的双频天线结构示意图；
[0020]图6中图6 (a)是高频垂直面平均增益对比（+45极化）示意图，图6 (b)为高频垂直面平均增益对比（
‑
45极化）示意图；
[0021]图7中图7(a)是高频水平面平均增益对比（+45极化）示意图，图7(b)是高频水平面平均增益对比（
‑
45极化）示意图；
[0022]图8是本技术低频水平面方向图；
[0023]附图标记：1、电磁材料，101、导电周期子单元，102、导电臂，2、高频阵列天线，3、低频阵列天线，4、低频天线罩，5、低频天线支撑面，6、防水层，7、高频天线罩，8、高频反射板。
具体实施方式
[0024]下面根据附图对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0025]实施例1
[0026]本专利技术设计的一种新的透明反射导电频率选择电磁材料由如图4所示，由周期性的导电周期子单元101组成，每个导电周期子单元有四条导电臂102，采用慢波导电线段，多个导电周期子单元101形成周期性的慢波导电线圈，相邻的导电周期子单元101之间分别沿顺时针旋转90
°
设置，相对两个为一组，紧凑地组合在一起，导电臂102通过折弯形成电感与电容并联结构的LC并联反应特性器件，使得高频阵列天线的辐射信号引起电磁波材料中的感应电流在相对较短的物理距离上完成较长的传输距离，使得高频信号通过该电磁材料时形成谐振造成开路状态，低频信号通过该电磁材料时形成地结构，对低频信号进行反射，本设计可以通过增加透明反射导电频率选择电磁材料子单元来增强对低频信号的反射，实现更大的定向增益。
[0027]本设计一种新的透明反射导电频率选择电磁材料应用于多模块双频基站天线系统上，该频率选择电磁材料位于高频模块和低频模块之间，为了减小各模块对双方辐射性能的影响，可以根据双频频段以及增益指标进行调节频率选择电磁材料分别与低频模块和高频模块之间的间距。常用透明反射导电频率选择电磁材料的实现方式如图2所示，各零部件模块从低到高的设计结构为：高频反射板8、高频阵列天线2、高频天线罩7、防水层6、透明反射导电频率选择电磁材料1、低频天线支撑面5、低频阵列天线3、低频天线罩4，电磁材料的实现方式是使用PCB形式放置在防水层6上层；本设计中透明反射导电频率选择电磁材料1使用液态金属工艺印刷在防水层6上，如图3所示。
[0028]本设计给定一个基于一种透明反射导电频率选择电磁材料下的双频天线设计实
例，整体设计结构如图5所示，本次超材料选用FR4，介电常数DK为4.4，损耗为0.02，超材料厚度为0.5mm，该透明反射导电频率选择电磁材料对高频阵列天线高频信号的透明特性通过仿真结果对比（A为独立高频阵列天线仿真结果，A+P为在超材料存在环境下多模块双频天线系统中高频阵列天线仿真结果）如图6到图7展示，对低频阵列天线的反射特性如图8所示。
[0029]以上显示和描述了本技术的基本原理、主要特征和优点，本行业的技术人员应该了解，本技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本技术的原理，在不脱离本技术精神和范围的前提下，本技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本技术范围内，本技术要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种透明反射导电频率选择电磁材料，其特征在于：所述电磁材料（1）由周期性的导电周期子单元（101）组成，每个导电周期子单元有四条导电臂（102），采用慢波导电线段，多个导电周期子单元（101）形成周期性的慢波导电线圈，导电臂（102）通过折弯形成电感与电容并联结构的LC并联谐振电路。2.根据权利要求1所述的一种透明反射导电频率选择电磁材料，其特征在于：导电周期子单元（101）之间的间距可调。3.根据权利要求1所述的一种透明反射导电频率选择电磁材料，其特征在于：LC并联谐振电路均匀分布在水平面和垂直面。4.多模块多频天线系统，其特征在于：包括如上述权利要求1
‑
3中任意一项所述的透明...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金燕，吴吉强，欧迪，俞昊，
申请(专利权)人：广东通宇通讯股份有限公司，
类型：新型
国别省市：