本申请涉及一种透镜天线、超材料透镜、超材料测试单元及其制作方法，超材料测试单元包括第一绝缘介质层、金属谐振层及第二绝缘介质层。金属谐振层叠设于第一绝缘介质层上，并包括呈周期性排列的多个图案。第二绝缘介质层叠设于金属谐振层背离于第一绝缘介质层的一侧。其中，当图案的数量、形状、尺寸及相邻图案的间距中的至少一个调整时，能相应调整超材料测试单元的介电常数及正切损耗。通过对金属谐振层进行调整，能便于调整使得超材料单元的介电常数ε和正切损耗tgδ符合要求，同时降低了加工难度，提高了生产的可重复性和生产效率，生产成本较低。
1、超材料的概念最早出现在20世纪60年代，由苏联科学家victor veselago提出，这类材料在电磁波传播过程中表现出与自然界中已知材料完全不同的特性。随着材料科学和微纳制造技术的发展，超材料的研究在21世纪初逐渐兴起并迅速发展。与传统材料不同，超材料是一种通过精细设计其内部结构来实现特定电磁特性的人工合成材料。超材料的特殊性能主要来源于其结构单元的排列和形状，而不是其组成材料本身，这些性能在自然界中是难以或无法找到的。早期的研究表明，通过精确设计超材料的微结构，可以实现对电磁波的任意操控，包括折射、聚焦、偏转等功能。基于这些特性，超材料透镜被广泛应用于各种通信设备中，以提高信号传输效率、增强信号覆盖范围和减少干扰。
2、相关技术中的超材料透镜通过在壳体内部灌装多个超材料单元得到，通过对超材料单元的介电常数与损耗的调整来相应控制超材料透镜的性能。然而，相关技术中的超材料单元的介电常数ε和正切损耗tgδ的调整方法控制较为复杂，同时不便于生产加工，生产成本较高。
1、基于此，有必要克服现有技术的缺陷，提供一种透镜天线、超材料透镜、超材料测试单元及其制作方法，它能够便于调整并能使得超材料单元的介电常数ε和正切损耗tgδ符合要求，同时降低了加工难度，提高了生产的可重复性和生产效率，生产成本较低。
>3、第一绝缘介质层；4、金属谐振层，所述金属谐振层叠设于所述第一绝缘介质层上，并包括呈周期性排列的多个图案；及
5、第二绝缘介质层，所述第二绝缘介质层叠设于所述金属谐振层背离于所述第一绝缘介质层的一侧；
6、其中，当所述图案的数量、形状、尺寸及相邻所述图案的间距中的至少一个调整时，能相应调整所述超材料测试单元的介电常数及正切损耗。
7、在其中一个实施例中，全部所述图案呈阵列地布置于所述第一绝缘介质层上。
8、在其中一个实施例中，每个所述图案包括等间隔排列的多个直条状金属导线；或者，每个所述图案包括从内至外依次嵌套设置的多个矩形闭合回路金属导线；或者，每个所述图案包括从内至外依次嵌套设置的多个圆形闭合回路金属导线。
9、在其中一个实施例中，所述超材料测试单元还包括设置于所述第一绝缘介质层与所述第二绝缘介质层之间的载体；所述金属谐振层设于所述载体上。
10、在其中一个实施例中，所述第一绝缘介质层采用交联聚乙烯发泡材料制成；所述第二绝缘介质层采用交联聚乙烯发泡材料制成；所述第一绝缘介质层的厚度与所述第二绝缘介质层的厚度相同。
11、一种超材料测试单元的制作方法，包括如下步骤:
12、提供第一绝缘介质层、金属谐振层和第二绝缘介质层，所述金属谐振层包括呈周期性排列的多个图案；
13、层叠步骤，将所述第一绝缘介质层、所述金属谐振层和第二绝缘介质层进行叠置组合得到均匀复合介电常数超材料；
14、分切步骤，将所述均匀复合介电常数超材料进行分切处理得到多个超材料测试单元。
15、在其中一个实施例中，所述超材料测试单元的制作方法还包括步骤：
16、测试步骤，对分切处理得到的所述超材料测试单元的性能进行测试；
17、当所述超材料测试单元的性能不符合要求时，根据测试结果对所述金属谐振层的图案的数量、形状、尺寸及相邻所述图案的间距中的至少一个进行调整，将调整后的所述金属谐振层作为新的金属谐振层并进入到所述层叠步骤中。
18、在其中一个实施例中，在所述提供第一绝缘介质层、金属谐振层和第二绝缘介质层步骤之前，还包括步骤：仿真计算步骤，采用传输矩阵法建立仿真模型，计算出多层薄膜结构中的电磁波传播特性，设计出均匀复合介电常数超材料的物理结构。
19、一种超材料透镜，所述超材料透镜包括形成有腔室的外壳及填充于所述外壳的腔室内部的多个超材料基本单元；所述超材料基本单元包括依次层叠设置的第一绝缘介质层、金属谐振层及第二绝缘介质层，所述金属谐振层叠设于所述第一绝缘介质层上，所述金属谐振层包括一个图案，所述图案包括从内至外依次嵌套设置的多个闭合回路的金属导线；所述第二绝缘介质层叠设于所述金属谐振层背离于所述第一绝缘介质层的一侧。
20、在其中一个实施例中，所述外壳设置呈灯笼形、球形、圆柱形或正多棱柱形；和/或，所述闭合回路为矩形、圆形或椭圆形。
21、在其中一个实施例中，所述外壳包括相对设置的顶面与底面以及连接于所述顶面与所述底面之间的弧形面；所述顶面与所述底面的距离为h，所述弧形面的最大直径为d，d>h。
22、一种透镜天线，所述透镜天线包括所述的超材料透镜。
23、上述的透镜天线、超材料透镜、超材料测试单元及其制作方法，由于金属谐振层设置为周期性排列的多个图案，并根据例如电磁仿真软件的仿真设计结果及谐振腔体法的测试结果对图案的数量、形状、尺寸及相邻图案的间距中的至少一个进行适应性灵活调整，从而能得到满足介电常数ε和正切损耗tgδ要求的超材料测试单元。由此可见，通过对金属谐振层进行调整，能便于调整使得超材料单元的介电常数ε和正切损耗tgδ符合要求，同时降低了加工难度，提高了生产的可重复性和生产效率，生产成本较低。
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【技术保护点】
1.一种超材料测试单元，其特征在于，所述超材料测试单元包括：
2.根据权利要求1所述的超材料测试单元，其特征在于，全部所述图案呈阵列地布置于所述第一绝缘介质层上。
3.根据权利要求1所述的超材料测试单元，其特征在于，每个所述图案包括等间隔排列的多个直条状金属导线；或者，每个所述图案包括从内至外依次嵌套设置的多个矩形闭合回路金属导线；或者，每个所述图案包括从内至外依次嵌套设置的多个圆形闭合回路金属导线。
4.根据权利要求1所述的超材料测试单元，其特征在于，所述超材料测试单元还包括设置于所述第一绝缘介质层与所述第二绝缘介质层之间的载体；所述金属谐振层设于所述载体上。
5.根据权利要求1所述的超材料测试单元，其特征在于，所述第一绝缘介质层采用交联聚乙烯发泡材料制成；所述第二绝缘介质层采用交联聚乙烯发泡材料制成；所述第一绝缘介质层的厚度与所述第二绝缘介质层的厚度相同。
6.一种超材料测试单元的制作方法，其特征在于，包括如下步骤:
7.根据权利要求6所述的超材料测试单元的制作方法，其特征在于，所述超材料测试单元的制作方法还包括步骤：
8.根据权利要求6所述的超材料测试单元的制作方法，其特征在于，在所述提供第一绝缘介质层、金属谐振层和第二绝缘介质层步骤之前，还包括步骤：仿真计算步骤，采用传输矩阵法建立仿真模型，计算出多层薄膜结构中的电磁波传播特性，设计出均匀复合介电常数超材料的物理结构。
9.一种超材料透镜，其特征在于，所述超材料透镜包括形成有腔室的外壳及填充于所述外壳的腔室内部的多个超材料基本单元；所述超材料基本单元包括依次层叠设置的第一绝缘介质层、金属谐振层及第二绝缘介质层，所述金属谐振层叠设于所述第一绝缘介质层上，所述金属谐振层包括一个图案，所述图案包括从内至外依次嵌套设置的多个闭合回路的金属导线；所述第二绝缘介质层叠设于所述金属谐振层背离于所述第一绝缘介质层的一侧。
10.根据权利要求9所述的超材料透镜，其特征在于，所述外壳设置呈灯笼形、球形、圆柱形或正多棱柱形；和/或，所述闭合回路为矩形、圆形或椭圆形。
11.根据权利要求9所述的超材料透镜，其特征在于，所述外壳包括相对设置的顶面与底面以及连接于所述顶面与所述底面之间的弧形面；所述顶面与所述底面的距离为H，所述弧形面的最大直径为D，D>H。
12.一种透镜天线，其特征在于，所述透镜天线包括如权利要求9至11任一项所述的超材料透镜。
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【技术特征摘要】
1.一种超材料测试单元，其特征在于，所述超材料测试单元包括：
2.根据权利要求1所述的超材料测试单元，其特征在于，全部所述图案呈阵列地布置于所述第一绝缘介质层上。
3.根据权利要求1所述的超材料测试单元，其特征在于，每个所述图案包括等间隔排列的多个直条状金属导线；或者，每个所述图案包括从内至外依次嵌套设置的多个矩形闭合回路金属导线；或者，每个所述图案包括从内至外依次嵌套设置的多个圆形闭合回路金属导线。
4.根据权利要求1所述的超材料测试单元，其特征在于，所述超材料测试单元还包括设置于所述第一绝缘介质层与所述第二绝缘介质层之间的载体；所述金属谐振层设于所述载体上。
5.根据权利要求1所述的超材料测试单元，其特征在于，所述第一绝缘介质层采用交联聚乙烯发泡材料制成；所述第二绝缘介质层采用交联聚乙烯发泡材料制成；所述第一绝缘介质层的厚度与所述第二绝缘介质层的厚度相同。
6.一种超材料测试单元的制作方法，其特征在于，包括如下步骤:
7.根据权利要求6所述的超材料测试单元的制作方法，其特征在于，所述超材料测试单元的制作方法还包括步骤：
8.根据权利要求6所述的超材料测试单元的制作方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：王建青，陈滢，田建科，熊兰，焦西斌，李天佐，肖兵，王赟，左宏，任玉文，
申请(专利权)人：西安海天天线科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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