一种基于ABS材料的球体龙勃电磁透镜反射器的制作方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于ABS材料的球体龙勃电磁透镜反射器的制作方法及装置，通过采用电磁透镜对电磁信号的增强反射特性原理，采用特殊配置不同介电常数ABS材料进行3D打印方式，得到球型龙勃电磁波透镜反射器。本发明专利技术所提供的方法具有简便、灵活、简单、可靠的特点；且本发明专利技术所提供的装置制作工艺简单、精度高、成本低、材料宜得、重量轻、具有良好的宽角响应，可适用于制作龙勃阵列指示器，以进行目标位置搜索、检测、定位。同时，所述装置采用球体结构，通过改变球壳数、半径、制作材料的介电常数、金属反射面的大小与位置以满足不同性能的需求。

A Fabrication Method and Device of Spherical Longbo Electromagnetic Lens Reflector Based on ABS Material

The invention provides a manufacturing method and device of a spherical Longbo electromagnetic lens reflector based on ABS material. By adopting the principle of enhancing the reflection characteristics of electromagnetic signals by using electromagnetic lens, and adopting special ABS material with different dielectric constants for 3D printing, a spherical Longbo electromagnetic lens reflector is obtained. The method provided by the invention has the characteristics of simplicity, flexibility, simplicity and reliability, and the device provided by the invention has the advantages of simple fabrication process, high accuracy, low cost, suitable material, light weight and good wide angle response, and can be applied to fabricate the Longbo array indicator for target position search, detection and positioning. \u3002 At the same time, the device adopts spherical structure, and meets the requirements of different performances by changing the number and radius of spherical shells, the dielectric constant of materials, and the size and position of metal reflectors.

【技术实现步骤摘要】
一种基于ABS材料的球体龙勃电磁透镜反射器的制作方法及装置
本专利技术涉及天线
，具体涉及一种基于ABS材料的球体龙勃电磁透镜反射器的制作方法及装置。
技术介绍
目前，导航技术、雷达探测等技术快速发展，各种应用对电磁波信号的采集提出了日趋严格的要求，目标跟踪则需要天线有较高的增益，较大范围空天侦查、搜索要求具有较高的灵敏度和反应速度，无人驾驶防撞、跟踪、引导等领域则需要低成本和高效的目标指示增强手段。无线探测领域中光探测和电磁波探测的速度最快，光探测受视场障碍物和天气的影响较大，而电磁波探测受上述因素的影响较小，甚至不受影响。有源无线探测的作用距离、识别准确度和定位精度主要取决于目标反射信号的强弱，而反射信号强弱与金属目标的有效反射面积成正比，面积一定信号反射效能也一定，不利于远距离、精确探测，而非金属目标对电磁波信号无反射作用，故而无从探测。此外，光学龙勃透镜由于制作复杂、结构体积大、成本昂贵，仅限于应用于如航母舰载机着舰飞行引导等有限场合，而电磁波龙勃透镜由于同样的原因也仅仅应用于特殊设备的电磁波收发天线。因此，迫切需要一种不依赖于常规龙勃制造材料、工艺、结构、低成本的电磁波龙勃透镜制作方法。本
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于ABS材料的球体龙勃电磁透镜反射器的制作方法及装置。本专利技术采用如下技术方案：一方面，本专利技术提供一种基于ABS材料的球体龙勃电磁透镜反射器的制作方法，包括以下步骤：S01：设计所述球体龙勃电磁透镜的具体参数，其中，所述参数包括所述球体龙勃电磁透镜的同心球层数N、各层同心球的球半径rj、所述各层同心球的介电常数εj，j＝1,2,…,N；S02：根据所述具体参数，确定所述各层同心球的所述ABS材料；S03：根据方向图的宽度要求，设置反射镜的参数、材料；S04：根据所述步骤S01—所述步骤S03，构建所述球体龙勃电磁透镜反射器的3D模型，并针对所述3D模型，进行多材料3D打印，得到所述球体龙勃电磁透镜反射器。优选的，在本专利技术中，在所述步骤S01中，具体包括以下步骤：S011：确定所述龙勃电磁透镜反射器同心球层数N；S012：确定最内层球半径r1与最外层球半径rN的最大半径比、与最内层球材质的介电常数ε1；S013：确定各层同心球半径r1、r2、…、rN；S014：确定所述各层同心球的介电常数ε2、ε3、…、εN。优选的，在本专利技术中，在所述步骤S013中，所述各层同心球的球半径之间满足：ri+1-ri＜λ/2，其中，i＝1,2,…,N-1，λ表示所述龙勃电磁透镜反射器采用的电磁波波长。优选的，在本专利技术中，在所述步骤S014中，所述各层同心球的介电常数ε1、ε2、ε3、…、εN满足：ε1＞ε2＞ε3＞…＞εN＞ε0其中，ε0表示空气的介电常数；且所述介电常数ε1、ε2、ε3、…、εN呈规律阶梯变化。优选的，在本专利技术中，在所述步骤S02中，采用同目数不同配比、同配比不同目数、不同目数不同配比任一方式确定所述各层同心球的所述ABS材料。优选的，在本专利技术中，在所述步骤S03中，所述反射镜在最外层球的球面中心，且满足下式：其中，S表示所述反射镜的面积；Sw表示所述最外层球面的面积。优选的，在本专利技术中，所述反射镜位于电磁波传播方向的对向球面，且所述反射镜呈球面状。另一方面，本专利技术还提供了一种基于ABS材料的球体龙勃电磁透镜反射器装置，根据权利要求1-7任一一种基于ABS材料的球体龙勃电磁透镜反射器的制作方法制作的球体龙勃电磁透镜反射器。本专利技术有益技术效果本专利技术通过采用电磁透镜对电磁信号的增强反射特性原理，采用特殊配置不同介电常数ABS材料进行3D打印方式，得到球型龙勃电磁波透镜反射器，具有以下特点：1.本专利技术所提供的方法具有简便、灵活、简单、可靠的特点。2.本专利技术所提供的装置制作工艺简单、精度高、成本低、材料宜得、重量轻、具有良好的宽角响应，可适用于制作龙勃阵列指示器，以进行目标位置搜索、检测、定位。3.本专利技术所得到的装置采用球体结构，通过改变球壳数、半径、制作材料的介电常数、金属反射面的大小与位置以满足不同性能的需求。附图说明图1为本专利技术所提出的球体龙勃电磁透镜反射器的工作原理图；图2为本专利技术一实施例结构示意图。具体实施方式以下将对本专利技术的优先实施例进行详细的描述；应当理解，优先实施例仅为了说明本专利技术，而不是为了限制本专利技术的保护范围。参照图1，为龙勃电磁透镜反射器的工作原理示意图，该龙勃电磁透镜反射器是一种具有梯度介电常数结构的介质球体，由数层不同介电常数的电介质同心球构成，外表面部分涂敷有金属反射层，其外层的介电常数与空气相近，越靠球心的层介电常数越大，能将入射的电磁波束聚焦沿原射线轨迹反射回去。当涂敷的金属反射层面积为最外层球的球面面积1/4时，方向图的宽度约为90°，随着涂敷的金属发射层面积的增加，可使方向图的宽度也增加。本专利技术提供了一种基于ABS材料的球体龙勃电磁透镜反射器的制作方法，具体包括以下步骤：S01：设计所述球体龙勃电磁透镜的具体参数，其中，所述参数包括所述球体龙勃电磁透镜的同心球层数N、各层同心球的球半径rj、所述各层同心球的介电常数εj，j＝1,2,…,N；具体的，在步骤S01中，具体可包括：S011：确定龙勃电磁透镜反射器同心球层数N；理论上，透镜层数越多效率越高，但制作工艺越复杂、成本也越高，仿真研究表明层数超过12层后，透镜效率随层数的增加增长幅度放缓，实际设计层数取12以下。结合本制作方法与工艺，测算表明12层以下取偶数层4、6、8…层时，透镜的效率、工艺、成本综合效果较好。S012：确定最内层球半径r1与最外层球半径rN的最大半径比、与最内层球材质的介电常数ε1；其中，所述最大半径比满足：0.4≤r1/rN≤0.7。S013：确定各层同心球半径r1、r2、…、rN；进一步，所述各层同心球的球半径之间满足：ri+1-ri＜λ/2，其中，i＝1,2,…,N-1，λ表示所述龙勃电磁透镜反射器采用的电磁波波长。S014：确定所述各层同心球的介电常数ε2、ε3、…、εN；进一步，所述各层同心球的介电常数ε1、ε2、ε3、…、εN满足：ε1＞ε2＞ε3＞…＞εN＞ε0根据电磁波反射原理，所述龙勃电磁透镜反射器外层的介电常数与空气相近，越靠球心的层介电常数越大，能将入射的电磁波束聚焦沿原射线轨迹反射回去。其中，ε0表示空气的介电常数；且所述介电常数ε1、ε2、ε3、…、εN呈规律阶梯变化。在此需进一步指出，介电常数ε1表示由内向外第一层球层的介电常数，一般情况下，根据现有技术中，对介电常数的产生，介电常数ε1＜2，但是可在一定程度上认为ε1≈2；而介电常数εN则是可在一定程度上认为εN≈ε0。S02：根据所述具体参数，确定所述各层同心球的所述ABS材料；具体的，在所述步骤S02中，采用同目数不同配比、同配比不同目数、不同目数不同配比任一方式确定所述各层同心球的所述ABS材料。进一步，各层打印材料三种基本配制方法：①同目数不同配比。A、B、S三种材料的颗粒度相同,均大于100目，但成分比例不同，调整比例以获得不同电介质常数的ABS混合料；②同配比不同目数。A、B、S三种材料的成分比例相同，但颗粒度目数不同且均大于100目，调整目数以获得不同电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于ABS材料的球体龙勃电磁透镜反射器的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：S01：设计所述球体龙勃电磁透镜的具体参数，其中，所述参数包括所述球体龙勃电磁透镜的同心球层数N、各层同心球的球半径rj、所述各层同心球的介电常数εj，j＝1,2,…,N；S02：根据所述具体参数，确定所述各层同心球的所述ABS材料；S03：根据方向图的宽度要求，设置反射镜的参数、材料；S04：根据所述步骤S01—所述步骤S03，构建所述球体龙勃电磁透镜反射器的3D模型，并针对所述3D模型，进行多材料3D打印，得到所述球体龙勃电磁透镜反射器。

【技术特征摘要】
1.一种基于ABS材料的球体龙勃电磁透镜反射器的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：S01：设计所述球体龙勃电磁透镜的具体参数，其中，所述参数包括所述球体龙勃电磁透镜的同心球层数N、各层同心球的球半径rj、所述各层同心球的介电常数εj，j＝1,2,…,N；S02：根据所述具体参数，确定所述各层同心球的所述ABS材料；S03：根据方向图的宽度要求，设置反射镜的参数、材料；S04：根据所述步骤S01—所述步骤S03，构建所述球体龙勃电磁透镜反射器的3D模型，并针对所述3D模型，进行多材料3D打印，得到所述球体龙勃电磁透镜反射器。2.根据权利要求1所述一种基于ABS材料的球体龙勃电磁透镜反射器的制作方法，其特征在于：在所述步骤S01中，具体包括以下步骤：S011：确定所述龙勃电磁透镜反射器同心球层数N；S012：确定最内层球半径r1与最外层球半径rN的最大半径比、与最内层球材质的介电常数ε1；S013：确定各层同心球半径r1、r2、…、rN；S014：确定所述各层同心球的介电常数ε2、ε3、…、εN。3.根据权利要求2所述一种基于ABS材料的球体龙勃电磁透镜反射器的制作方法，其特征在于：在所述步骤S013中，所述各层同心球的球半径之间满足：ri+1-ri＜λ/2，其中，i＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建明，王成凤，郭香静，白磊，赵明明，王为术，陈嘉琦，郏一方，袁瑞，朱莎莎，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：河南,41