一种超材料微波天线制造技术

本发明专利技术涉及一种超材料微波天线，其包括超材料面板、馈源、第一级副反射面以及第二级副反射面，所述超材料面板的中心设置有第一中心孔，所述第二级副反射面的中心设置有第二中心孔；所述第一级副反射面嵌于所述超材料面板的第一中心孔上，所述馈源嵌于所述第二级副反射面的第二中心孔上。本发明专利技术利用超材料可进行汇聚电磁波的性质及利用旋转双曲面和类椭圆面超材料分别作为第一级副反射面和第二级副反射面，可使天线的结构更加紧凑，且在效果上等效于具有长焦距的微波天线，同时调节口径面上的能量分布，从而提高天线的口径效率，得到了良好的远场辐射场响应；此外，其加工难度小，成本低。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种超材料微波天线，其包括超材料面板、馈源、第一级副反射面以及第二级副反射面，所述超材料面板的中心设置有第一中心孔，所述第二级副反射面的中心设置有第二中心孔；所述第一级副反射面嵌于所述超材料面板的第一中心孔上，所述馈源嵌于所述第二级副反射面的第二中心孔上。本专利技术利用超材料可进行汇聚电磁波的性质及利用旋转双曲面和类椭圆面超材料分别作为第一级副反射面和第二级副反射面，可使天线的结构更加紧凑，且在效果上等效于具有长焦距的微波天线，同时调节口径面上的能量分布，从而提高天线的口径效率，得到了良好的远场辐射场响应；此外，其加工难度小，成本低。【专利说明】一种超材料微波天线
本专利技术涉及通信领域，更具体地说，涉及一种超材料微波天线。
技术介绍
微波是电磁波谱中介于超短波与红外线之间的波段，它属于无线电中波长最短(频率最高)的波段，其频率范围从300MHz (波长Im)至300GHz (波长0.1m)。工作于米波、分米波、厘米波、毫米波等波段的发射或接收天线统称为微波天线。在微波天线中，应用较广的有抛物面天线、喇叭抛物面天线、喇叭天线及透镜天线等。例如，现有的卫星电视接收天线就是抛物面天线，所述抛物面天线负责将卫星信号反射到馈源和高频头内。馈源是在抛物面天线的焦点处设置的一个用于收集卫星信号的喇叭，又称波纹喇叭。其主要功能有两个:一是将天线接收的电磁波信号收集起来，变换成信号电压，供给高频头。二是对接收的电磁波进行极化转换。高频头LNB (亦称降频器)是将馈源送来的卫星信号进行降频和信号放大然后传送至卫星接收机。LNB的工作流程就是先将卫星高频讯号放大至数十万倍后再利用本地振荡电路将高频讯号转换至中频950MHz-2050MHz，以利于同轴电缆的传输及卫星接收机的解调和工作。卫星接收机是将高频头输送来的卫星信号进行解调，解调出卫星电视图像或数字信号和伴音信号。接收卫星信号时，平行的电磁波通过抛物面天线反射后，汇聚到馈源上。通常，抛物面天线对应的馈源是一个喇叭天线。然而，由于抛物面天线的反射面的曲面加工难度大，精度要求也高，制造麻烦，且成本较高。此外，所述现有的抛物面天线体积较大、口径效率低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有的微波天线加工不易、成本高的缺陷，提供一种加工简单、制造成本低的超材料微波天线。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:一种超材料微波天线，包括超材料面板、馈源、第一级副反射面以及第二级副反射面，所述超材料面板的中心设置有第一中心孔，所述第二级副反射面的中心设置有第二中心孔；所述第一级副反射面嵌于所述超材料面板的第一中心孔上，所述馈源嵌于所述第二级副反射面的第二中心孔上；所述第一级副反射面为旋转双曲面，所述第二级副反射面为类椭圆面超材料；所述类椭圆面超材料包括发散超材料以及位于所述发散超材料一侧的反射层；所述超材料面板包括核心层，所述核心层包括至少一个核心层片层，所述核心层片层以及发散超材料均包括片状的基材以及设置在基材上的多个人造微结构；所述核心层片层按照折射率分布可划分为分布在所述第一中心孔周围且与所述第一中心孔共圆心的多个环形区域，所述环形区域内相同半径处的折射率相同，且在环形区域各自的区域内随着半径的增大折射率逐渐减小，相邻两个环形区域中处于内侧的环形区域的折射率的最小值小于处于外侧的环形区域的折射率的最大值。进一步地，所述第一级副反射面中心对称轴与第二级副反射面的中心对称轴重口 O进一步地，所述第一级副反射面的中心对称轴以及第二级副反射面的中心对称轴均与所述超材料面板的对称轴重合。进一步地，所述发散超材料内折射率的分布规律为:随着半径的增加,折射率逐渐减小，且相同半径处的折射率相同。进一步地，所述核心层包括多个折射率分布相同且相互平行的核心层片层。进一步地，所述第一级副反射面为金属反射面。进一步地，所述核心层片层内的每一环形区域均具有相同的折射率变化范围。进一步地，所述超材料面板还包括设置在核心层两侧的匹配层，以实现从空气到核心层的阻抗匹配。进一步地，所述核心层的每一核心层片层的多个人造微结构形状相同，所述环形区域内相同半径处的多个人造微结构具有相同的几何尺寸，且在环形区域各自的区域内随着半径的增大人造微结构的几何尺寸逐渐减小，相邻两个环形区域，处于内侧的环形区域内几何尺寸最小的人造微结构的几何尺寸小于处于外侧的环形区域内几何尺寸最大的人造微结构的几何尺寸。进一步地，所述人造微结构为平面雪花状的金属微结构。本专利技术超材料微波天线的有益效果:本专利技术利用超材料可进行汇聚电磁波的性质及利用旋转双曲面和类椭圆面超材料作为第一级副反射面和第二级副反射面，可使天线的结构更加紧凑，且在效果上等效于具有长焦距的微波天线，同时调节口径面上的能量分布，从而提高天线的口径效率，得到了良好的远场辐射场响应；此外，其加工难度小，成本低。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术的所述超材料微波天线的结构示意图；图2是本专利技术的核心层片层的折射率分布示意图；图3是本专利技术的类椭圆面超材料的结构示意图；图4是本专利技术的第二发散超材料的折射率分布示意图。【具体实施方式】如图1所示，根据本专利技术所述的超材料微波天线包括馈源10、第一级副反射面20、第二级副反射面30以及超材料面板40。所述超材料面板40设置有位于其中心的圆形的第一中心孔，所述第二级副反射面30设置有位于其中心的第二中心孔，所述超材料面板40包括核心层401及设置在核心层401两侧表面的匹配层402,所述核心层401包括至少一个核心层片层，所述核心层片层包括片状的基材以及设置在基材上的多个人造微结构，所述核心层片层按照折射率分布可划分为分布在第一中心孔周围且与所述第一中心孔共圆心的多个环形区域。相邻两个环形区域中，处于内侧的环形区域的折射率的最小值小于处于外侧的环形区域的折射率的最大值。核心层片层按照折射率划分为多个环形区域是为了更好的描述本专利技术，并不意味着本专利技术的核心层片层具有此种实际结构。本专利技术中，所述超材料面板40的纵向横截面可以是具有中心圆孔的矩形，也可以是环形，还可以是其他本领域的技术人员能够想到的图形，如图2所示，所述超材料面板40为环形，即该环形超材料面板包括环形核心层以及位于该环形核心层两侧的环形匹配层，匹配层用于电磁波从空气传输到环形核心层或者环形核心层传输到空气的阻抗匹配。其中，环形核心层包括至少一个环形核心层片层组成。每一环形核心层片层按照折射率排布规律可以分成多个环形区域，例如，如图2所示，该环形核心层片层按照折射率的排布规律分为H1、H2、H3三个区域，其中在H1、H2、H3各自的区域内随着半径的增加折射率逐渐减小，且同一半径处的折射率相同；在Hl、H2、H3三个区域内，都具有相同的折射率变化范围，例如:三个区域内的折射率均为5、4、3、2、1，且相邻两个环形区域中处于内侧的环形区域的折射率的最小值小于处于外侧的环形区域的折射率的最大值。即在Hl和H2区域的交界处，位于Hl的区域内的折射率为1，但是位于H2区域内的折射率就是为5，H2和H3区域之间的交界处也是如此。本专利技术中，所述第一级副反射面20设置在超材料面板40的第一中心孔上，并位于所述超材料面板40的中轴线上，即馈源10与核心层片本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超材料微波天线，其特征在于，包括超材料面板、馈源、第一级副反射面以及第二级副反射面，所述超材料面板的中心设置有第一中心孔，所述第二级副反射面的中心设置有第二中心孔；所述第一级副反射面嵌于所述超材料面板的第一中心孔上，所述馈源嵌于所述第二级副反射面的第二中心孔上；所述第一级副反射面为旋转双曲面，所述第二级副反射面为类椭圆面超材料；所述类椭圆面超材料包括发散超材料以及位于所述发散超材料一侧的反射层；所述超材料面板包括核心层，所述核心层包括至少一个核心层片层，所述核心层片层以及发散超材料均包括片状的基材以及设置在基材上的多个人造微结构；所述核心层片层按照折射率分布可划分为分布在所述第一中心孔周围且与所述第一中心孔共圆心的多个环形区域，所述环形区域内相同半径处的折射率相同，且在环形区域各自的区域内随着半径的增大折射率逐渐减小，相邻两个环形区域中处于内侧的环形区域的折射率的最小值小于处于外侧的环形区域的折射率的最大值。

【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，杨青，殷俊，
申请(专利权)人：深圳光启创新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44