基于变形半鱼眼透镜的无线电磁能量传输装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于变形半鱼眼透镜的无线电磁能量传输装置，属于无线电磁能量传输领域。装置包括：变形半鱼眼透镜组由两个分离的第一变形半鱼眼透镜与第二变形半鱼眼透镜组成；射频发射端与变形半鱼眼透镜组的第一变形半鱼眼透镜的末端对应设置；射频接收端与变形半鱼眼透镜组的第二变形半鱼眼透镜的末端对应设置；第一变形半鱼眼透镜与第二变形半鱼眼透镜的前端相互间隔对应设置；射频发射端能通过变形半鱼眼透镜组的两个变形半鱼眼透镜与射频接收端无线耦合传输电磁能量。该系统工作在GHz频段，通过组成变形半鱼眼透镜组的各变形半鱼眼透镜在形状或折射率分布上的改变，能在传输过程中控制电磁波扩散前提下，提升无线电磁能量传输效率。线电磁能量传输效率。线电磁能量传输效率。

【技术实现步骤摘要】
Tie Jun Cui.“Three
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Dimensional Gradient
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Index Materials andTheir Applications in Microwave Lens Antennas”IEEE Trans.Antennas Propag.vol.61,no.5,pp.2561
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2569,May 2013.)。他们并未以此构建无线电磁能量传输装置，更未在无线电磁能量传输装置的层面上优化透镜形状和折射率分布，以实现最大传输效率。
[0008]有少数学者讨论了半鱼眼透镜的变换形式，比如Junhyun Kim等人在Applied Physics Letters中发表的论文“通过智能变换光学实现低介电常数介质材料的元透镜设计”(Junhyun Kim,Dongheok Shin,Seungjae Choi,Do
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SikYoo,llsungSeo,and Kyoungsik Kim.“Meta
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lens design with low permittivity dielectric materials through smart transformation optics”Appl.Phys.Lett.107,101906(2015).)，但其变换只是基于经验进行，单纯基于点源仿真，在面对实际的无线电磁能量传输装置时不再适用。
[0009]在更高的频段上，Daniel Headland等人在Optics Express中发表了文章“用于太赫兹光学集成的光子晶体波导半麦克斯韦鱼眼透镜”(Daniel Headland,Masayuki Fujita,and TadaoNagatsuma.“Half
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Maxwell fisheye lens with photonic crystal waveguide for the integration of terahertz optics”Optics Express.vol.28,no.2/20 January 2020.)，基于介质孔耦合结构，在THz频段制作了薄片半鱼眼透镜，并将其对称地应用于发射端和接收端。但他们制作的半鱼眼透镜是二维薄片，只在二维平面具有汇聚效果，且研究频段为THz频段，收发端需要严格对齐。
[0010]上述文献表明，针对辐射式无线电磁能量传输过程中因电磁波扩散带来传输效率降低的问题，目前的研究止步于在THz频段添加标准的二维半麦克斯韦鱼眼透镜。由于标准半麦克斯韦鱼眼透镜的中心介电常数较大，对透镜加工工艺与材料选择提出了极高的要求。且THz频段本身频率较高，通过牺牲换能器件带来的效率降低，侧面回避了传输过程中因电磁波扩散带来传输效率降低的问题；另外现有的半鱼眼透镜加工难度较大，加工成本较高。
[0011]目前尚没有在GHz频段，能利用半鱼眼透镜控制传输过程中电磁波扩散的前提下，实现高效的无线电磁能量传输的解决方案。
[0012]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0013]本专利技术的目的是提供了一种基于变形半鱼眼透镜的无线电磁能量传输装置，在控制传输过程中电磁波扩散的前提下，能在GHz频段实现高效的无线电磁能量传输，进而解决现有技术中存在的上述技术问题。
[0014]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0015]一种基于变形半鱼眼透镜的无线电磁能量传输装置，包括：
[0016]射频发射端、变形半鱼眼透镜组和射频接收端；其中，
[0017]所述变形半鱼眼透镜组由两个分离的第一变形半鱼眼透镜与第二变形半鱼眼透镜组成；
[0018]所述射频发射端与所述变形半鱼眼透镜组的第一变形半鱼眼透镜的末端对应设置；
[0019]所述射频接收端与所述变形半鱼眼透镜组的第二变形半鱼眼透镜的末端对应设
置；
[0020]所述第一变形半鱼眼透镜与第二变形半鱼眼透镜的前端相互间隔对应设置；
[0021]所述射频发射端能通过所述变形半鱼眼透镜组的两个变形半鱼眼透镜与所述射频接收端无线耦合传输电磁能量。
[0022]与现有技术相比，本专利技术所提供的基于变形半鱼眼透镜的无线电磁能量传输装置，其有益效果包括：
[0023]由于采用了由两个分离的变形半鱼眼透镜组成的变形半鱼眼透镜组，利用变形半鱼眼透镜在形状和折射率分布上的改变，相较标准半鱼眼透镜而言大大提高了能量传输效率。同时，该设计通过形状的调整，大大降低了半鱼眼透镜的折射率，从而有效降低了其加工难度和加工成本。最终在射频发射端与射频接收端在传输过程中，避免电磁波扩散的前提下，在GHz频段实现高效的无线电磁能量传输。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0025]图1为本专利技术实施例提供的基于变形半鱼眼透镜的无线电磁能量传输装置的整体结构示意图。
[0026]图2为本专利技术实施例提供的基于变形半鱼眼透镜的无线电磁能量传输装置的整体模型框图。
[0027]图3为本专利技术实施例提供的基于变形半鱼眼透镜的无线电磁能量传输装置中的射频发射端和射频接收端的结构示意图。
[0028]图4为本专利技术实施例提供的基于变形半鱼眼透镜的无线电磁能量传输装置中的射频发射端和射频接收端的结构尺寸图。
[0029]图5为本专利技术实施例提供的无线电磁能量传输装置中的变形半鱼眼透镜组的变形半鱼眼透镜的结构示意图。
[0030]图6为本专利技术实施例提供的基于变形半鱼眼透镜的无线电磁能量传输装置中的变形半鱼眼透镜的结构尺寸图。
[0031]图7为本专利技术实施例提供的基于变形半鱼眼透镜的无线电磁能量传输装置的HFSS仿真能量传输效率随距离变化的折线图。
[0032]图8为本专利技术实施例去除变形半鱼眼透镜组后的HFSS仿真能量传输效率随距离变化的折线图。
[0033]图9为本专利技术实施例提供的基于变形半鱼眼透镜的无线电磁能量传输装置在中央横截面上电场强度模值最大值随距离变化的折线图。
具体实施方式
[0034]下面结合本专利技术的具体内容，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，这并不构成
对本专利技术的限制。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0035]首先对本文中可能使用的术语进行如下说明：
[0036]术语“和/或”是表示两者任一或两者同时均可实现，例如，X和/或Y表示既包括“X”或“Y”的情况也包括“X和Y”的三种情况。
[0037]术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”或其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于变形半鱼眼透镜的无线电磁能量传输装置，其特征在于，包括：射频发射端、变形半鱼眼透镜组和射频接收端；其中，所述变形半鱼眼透镜组由两个分离的第一变形半鱼眼透镜与第二变形半鱼眼透镜组成，所述第一变形半鱼眼透镜与第二变形半鱼眼透镜均为两面凸的几何构型；所述射频发射端与所述变形半鱼眼透镜组的第一变形半鱼眼透镜的末端对应设置；所述射频接收端与所述变形半鱼眼透镜组的第二变形半鱼眼透镜的末端对应设置；所述第一变形半鱼眼透镜与第二变形半鱼眼透镜的前端相互间隔对应设置；所述射频发射端能通过所述变形半鱼眼透镜组的两个变形半鱼眼透镜与所述射频接收端无线耦合传输电磁能量。2.根据权利要求1所述的基于变形半鱼眼透镜的无线电磁能量传输装置，其特征在于，所述第一变形半鱼眼透镜与第二变形半鱼眼透镜的折射率分布n均满足以下关系式：其中，n表示折射率；t表示坐标变换的中间变量；x表示x轴方向坐标；y表示y轴方向坐标；z表示z轴方向坐标；a表示变形半鱼眼透镜在x轴方向的半轴长；b表示变形半鱼眼透镜在y轴方向的半轴长；c表示变形半鱼眼透镜在z轴方向的半轴长。3.根据权利要求1或2所述的基于变形半鱼眼透镜的无线电磁能量传输装置，其特征在于，所述第一变形半鱼眼透镜和第二变形半鱼眼透镜均由N层不同折射率介质构成，N为大于2且小于100的整数，每层介质均采用射频频段的非导体介质，每层介质的损耗角正切小于0.02；...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱旗，娄雨禛，周恒逸，
申请(专利权)人：安徽省中微科技术有限公司，
类型：发明
国别省市：