一种卡塞格伦超材料天线制造技术

本发明专利技术公开了一种卡塞格伦超材料天线，包括旋转型抛物面、馈源、超材料以及双曲面，所述馈源用于发射电磁波；所述超材料置于所述的双曲面的实焦点处，所述超材料由基材以及基材上多个人造微结构组成，用于将电磁波散射至所述的双曲面；所述双曲面之虚焦点与所述旋转型抛物面的焦点重合，用于将所述散射的电磁波再反射回所述的旋转型抛物面；所述的旋转型抛物面用于将所述反射回的电磁波以平面波的方式定向发送至空间。本发明专利技术的卡塞格伦超材料天线由馈源发出的电磁波经过超材料后，散射一定的角度至所述的双曲面，由双曲面反射到天线的旋转型抛物面上，这样馈源及其支架对天线辐射的影响就被很大程度地消除了。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及天线领域，更具体地说，涉及一种卡塞格伦超材料天线。
技术介绍
众所周知，卡塞格伦天线由三部分组成，即主反射器、副反射器和辐射源。其中主反射器为旋转型抛物面，副反射面为双曲面。在结构上，双曲面的一个焦点与抛物面的焦点重合，而辐射源位于双曲面的另一焦点上。卡塞格伦天线是由副反射器对辐射源发出的电磁波进行的一次反射，将电磁波反射到主反射器上，然后再经主反射器反射后获得相应方向的平面波波束，以实现定向发射。当辐射器位于旋转双曲面的实焦点处时，发出的射线经过双曲面反射后的射线，就相当于由双曲面的虚焦点直接发射出的射线。因此只要是双曲面的虚焦点与抛物面的焦点相重合，就可使副反射面反射到主反射面上的射线被抛物面反射成平面波辐射出去。 卡塞格伦天线相对于抛物面天线来讲，它将馈源的辐射方式由抛物面的前馈方式改变为后馈方式，这使天线的结构较为紧凑，制作起来也比较方便。另外卡塞格伦天线可等效为具有长焦距的抛物面天线，而这种长焦距可以使天线从焦点至口面各点的距离接近于常数，因而空间衰耗对馈源辐射的影响要小，使得卡塞格伦天线的效率比标准抛物面天线要高。卡赛格伦天线与普通抛物面天线相比，其主要优点在于(I)因为有副面和主面两个的先后反射，便于设计使得主面面场分布最佳化，以提高主面利用系数，改善天线增益。(2)由于照射器是放置在靠近主面顶点处，可方便地从主面后面伸出，大大缩短了馈线长度，不仅使得结构紧凑，而且使得接收机高频部分可以直接放在主面后面成为可能，这在低噪声系统中有重要意义。(3)由于双镜面天线用短焦距抛物面实现了长焦距抛物面的性能，所以卡赛格伦天线能以缩短了的天线纵向尺寸，去解决存在于单镜面天线中的焦距大时性能好但结构复杂的矛盾。(4)由于双曲面反射是扩散型的，所以，双镜面系统中，返回馈源的能量较单镜面天线要小，从而减弱了对馈源匹配的影响。事物总是一分为二的，卡塞格伦天线的缺点是小尺寸的副面的边缘绕射效应较大，容易引起主面面场的振幅起伏与相位畸变，加上副面的遮当，会使天线增益有所下降、旁瓣电平有所上升；特别是在现有技术中，由于馈源及其支撑杆挡在旋转型抛物面的前面，馈源发射电磁波的过程中，电磁波不可避免的要穿过馈线，造成不需要的反射和损耗，降低了天线的性能。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的馈源及其支撑杆对天线辐射不利影响，提供一种提供消除不利影响、易于实现以及成本低的卡塞格伦超材料天线。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种卡塞格伦超材料天线，包括旋转型抛物面、馈源、超材料以及双曲面，所述旋转型抛物面、馈源、超材料、双曲面依次顺序相对设置，所述馈源用于发射电磁波；所述超材料置于所述的双曲面的实焦点处，所述超材料由基材以及基材上多个人造微结构组成，用于将电磁波散射至所述的双曲面；所述双曲面之虚焦点与所述旋转型抛物面的焦点重合，用于将所述散射的电磁波再反射回所述的旋转型抛物面；所述的旋转型抛物面用于将所述反射回的电磁波以平面波的方式定向发送至空间。在本专利技术所述的卡塞格伦超材料天线中，所述超材料与所述的馈源为集合整体，所述的集合整体置于所述的双曲面的实焦点处。在本专利技术所述的卡塞格伦超材料天线中，所述超材料由多个片状基板堆叠形成，所述片状基板由基材以及附着于基材上的多个人造微结构组成，所有的人造微结构在空间 中形成周期阵列。在本专利技术所述的卡塞格伦超材料天线中，所述的人造微结构在空间中呈均匀性的周期阵列。在本专利技术所述的卡塞格伦超材料天线中，在基材选定的情况下，通过改变人造微结构的图案、设计尺寸和/或人造微结构在空间中的排布获得想要的影响电磁波的等效折射率，从而决定所述电磁波的散射。在本专利技术所述的卡塞格伦超材料天线中，所述基材由陶瓷材料、高分子材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料制得。在本专利技术所述的卡塞格伦超材料天线中，所述的人造微结构为具有图案的附着在基材上的金属线。在本专利技术所述的卡塞格伦超材料天线中，所述金属线通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻的方法附着在基材上。在本专利技术所述的卡塞格伦超材料天线中，所述金属线为铜线或银线。在本专利技术所述的卡塞格伦超材料天线中，所述金属线呈“工”字型以及“工”字型的衍生型。在本专利技术所述的卡塞格伦超材料天线中，所述卡塞格伦超材料天线还包括连接杆，用于将所述的集合整体与所述的双曲面连接在一起。在本专利技术所述的卡塞格伦超材料天线中，所述影响电磁波的等效折射率取值范围为1. 5 至 5. 2。在本专利技术所述的卡塞格伦超材料天线中，所述电磁波为厘米级电磁波。实施本专利技术的卡塞格伦超材料天线，具有以下有益效果由馈源发出的电磁波经过超材料后，将辐射波束分开一定角度至双曲面，从而使从双曲面反射的波束绕过馈源、超材料以及连接杆，降低了损耗、提高了效率，这样馈源及其支架对天线辐射的影响就被很大程度地消除了。附图说明图I是现有技术卡塞格伦天线发射电磁波示意图2是本专利技术实施例卡塞格伦超材料天线发射电磁波示意图；图3为本专利技术超材料的示意图。具体实施例方式为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。“超材料"是指一些具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。通过在材料的关键物理尺度上的结构有序设计，可以突破某些表观自然规律的限制，从而获得超出自然界固有的普通性质的超常材料功能。“超材料"重要的三个重要特征(I) “超材料"通常是具有新奇人工结构的复合材料； (2) “超材料"具有超常的物理性质(往往是自然界的材料中所不具备的)；(3) “超材料"性质往往不主要决定于构成材料的本征性质，而决定于其中的人工结构。请参阅图1，现有技术的普遍使用卡塞格伦天线，包括旋转型抛物面10、馈源20、连接杆30以及双曲面40。在结构上，双曲面40的一个虚焦点与旋转型抛物面10的实焦点重合，双曲面40焦轴与旋转型抛物面10的焦轴重合，而馈源20位于双曲面40的另一实焦点上。它是由双曲面40对馈源20发出的电磁波进行的一次反射，将电磁波反射到旋转型抛物面10上，然后再经旋转型抛物面10反射后获得相应方向的平面波波束，以实现定向发射。当馈源20位于双曲面40的实焦点处时，由该实焦点发出的射线经过双曲面40反射后的射线，就相当于由双曲面40的虚焦点直接发射出的射线。因此只要是双曲面40的虚焦点与旋转型抛物面10的焦点相重合，就可使双曲面40反射到旋转型抛物面10上的射线被旋转型抛物面10反射成平面波辐射出去。由图I可以看出，馈源20及其连接杆30挡在旋转型抛物面10的前面，馈源20发射电磁波的过程中，电磁波不可避免的要穿过馈源20，造成不需要的反射和损耗，降低了天线的性能。请参阅图2及图3，在本专利技术实例中，一种卡塞格伦超材料天线，包括包括旋转型抛物面10、馈源20、超材料25、连接杆30以及双曲面40。旋转型抛物面10、馈源20、超材料25、连接杆30以及双曲面40依次相对设置，在现有技术基础上进行改进的地方在于在馈源20之前设置超材料25，馈源20用于发射电磁波；超材料25置于双曲面40的实焦点处，超材料25由基材I以及基材上多个人造微结构2组成，用于将电磁波散射至双曲面40 ；双曲面40之虚焦点与旋转型抛物面10的焦点重合，用于将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卡塞格伦超材料天线，其特征在于，包括旋转型抛物面、馈源、超材料以及双曲面，所述旋转型抛物面、馈源、超材料、双曲面依次顺序相对设置，所述馈源用于发射电磁波；所述超材料置于所述的双曲面的实焦点处，所述超材料由基材以及附着于基材上多个人造微结构组成，用于将电磁波散射至所述的双曲面；所述双曲面之虚焦点与所述旋转型抛物面的焦点重合，用于将所述散射的电磁波再反射回所述的旋转型抛物面；所述的旋转型抛物面用于将所述反射回的电磁波以平面波的方式定向发送至空间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘若鹏，季春霖，岳玉涛，张凌飞，
申请(专利权)人：深圳光启高等理工研究院，深圳光启创新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：