專利名稱：一種卡塞格倫型超材料天線的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信領域，更具體地說，涉及一種卡塞格倫型超材料天線。
背景技術：
卡塞格倫天線由三部分組成，即主反射器、副反射器和輻射源。其中主反射器為旋轉拋物面，副反射面為旋轉雙曲面。在結構上，雙曲面的一個焦點與拋物面的焦點重合，雙曲面焦軸與拋物面的焦軸重合，而輻射源位于雙曲面的另一焦點上，如下圖所示。它是由副反射器對輻射源發(fā)出的電磁波進行的一次反射，將電磁波反射到主反射器上，然后再經(jīng)主反射器反射后獲得相應方向的平面波波束，以實現(xiàn)定向發(fā)射。可見，傳統(tǒng)的卡塞格倫天線的主反射器需要加工成精度很高的拋物面，但是，加工這樣精度高的拋物面，難度非常大，而且成本相當?shù)母摺?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是，針對現(xiàn)有的卡塞格倫天線加工不易、成本高的缺陷，提供一種加工簡單、制造成本低的卡塞格倫型超材料天線。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是一種卡塞格倫型超材料天線，包括饋源、設置在饋源前方的的反射元件及設置在饋源后方的匯聚超材料板，所述匯聚超材料板包括核心層，所述核心層包括至少一個核心層片層，所述核心層片層包括片狀的基材以及設置在基材上的多個人造微結構，所述核心層片層按照折射率分布可劃分為位于中間位置的圓形區(qū)域以及分布在圓形區(qū)域周圍且與所述圓形區(qū)域共圓心的多個環(huán)形區(qū)域，所述圓形區(qū)域及環(huán)形區(qū)域內(nèi)相同半徑處的折射率相同，且在圓形區(qū)域及環(huán)形區(qū)域各自的區(qū)域內(nèi)隨著半徑的增大折射率逐漸減小，所述圓形區(qū)域的折射率的最小值小于與其相鄰的環(huán)形區(qū)域的折射率的最大值，相鄰兩個環(huán)形區(qū)域，處于內(nèi)側的環(huán)形區(qū)域的折射率的最小值小于處于外側的環(huán)形區(qū)域的折射率的最大值。進一步地，所述核心層片層還包括覆蓋人造微結構的填充層。進一步地，所述核心層包括多個折射率分布相同且相互平行的核心層片層。進一步地，所述匯聚超材料還包括設置在核心層兩側的匹配層，以實現(xiàn)從空氣到核心層的折射率匹配。進一步地，所述圓心為核心層片層的中心，所述圓形區(qū)域以及多個環(huán)形區(qū)域的折射率變化范圍相同，所述核心層片層的折射率n(r)分布滿足如下公式
權利要求
1.一種卡塞格倫型超材料天線，其特征在于，包括饋源、設置在饋源前方的的反射元件及設置在饋源后方的匯聚超材料板，所述匯聚超材料板包括核心層，所述核心層包括至少一個核心層片層，所述核心層片層包括片狀的基材以及設置在基材上的多個人造微結構，所述核心層片層按照折射率分布可劃分為位于中間位置的圓形區(qū)域以及分布在圓形區(qū)域周圍且與所述圓形區(qū)域共圓心的多個環(huán)形區(qū)域，所述圓形區(qū)域及環(huán)形區(qū)域內(nèi)相同半徑處的折射率相同，且在圓形區(qū)域及環(huán)形區(qū)域各自的區(qū)域內(nèi)隨著半徑的增大折射率逐漸減小， 所述圓形區(qū)域的折射率的最小值小于與其相鄰的環(huán)形區(qū)域的折射率的最大值，相鄰兩個環(huán)形區(qū)域，處于內(nèi)側的環(huán)形區(qū)域的折射率的最小值小于處于外側的環(huán)形區(qū)域的折射率的最大值。
2.根據(jù)權利要求1所述的后饋式衛(wèi)星電視天線，其特征在于，所述核心層片層還包括覆蓋人造微結構的填充層。
3.根據(jù)權利要求2所述的后饋式衛(wèi)星電視天線，其特征在于，所述核心層包括多個折射率分布相同且相互平行的核心層片層。
4.根據(jù)權利要求3所述的后饋式衛(wèi)星電視天線，其特征在于，所述匯聚超材料還包括設置在核心層兩側的匹配層，以實現(xiàn)從空氣到核心層的折射率匹配。
5.根據(jù)權利要求4所述的后饋式衛(wèi)星電視天線，其特征在于，所述圓心為核心層片層的中心，所述圓形區(qū)域以及多個環(huán)形區(qū)域的折射率變化范圍相同，所述核心層片層的折射率n(r)分布滿足如下公式
6.根據(jù)權利要求5所述的卡塞格倫型超材料天線，其特征在于，所述核心層的每一核心層片層的多個人造微結構形狀相同，所述圓形區(qū)域及環(huán)形區(qū)域內(nèi)相同半徑處的多個人造微結構具有相同的幾何尺寸，且在圓形區(qū)域及環(huán)形區(qū)域各自的區(qū)域內(nèi)隨著半徑的增大人造微結構的幾何尺寸逐漸減小，所述圓形區(qū)域內(nèi)幾何尺寸最小的人造微結構的幾何尺寸小于與其相鄰的環(huán)形區(qū)域內(nèi)幾何尺寸最大的人造微結構的幾何尺寸，相鄰兩個環(huán)形區(qū)域，處于內(nèi)側的環(huán)形區(qū)域內(nèi)幾何尺寸最小的人造微結構的幾何尺寸小于處于外側的環(huán)形區(qū)域內(nèi)幾何尺寸最大的人造微結構的幾何尺寸。
7.根據(jù)權利要求5所述的卡塞格倫型超材料天線，其特征在于，所述匹配層具有多個匹配層片層，所述多個匹配層片層的折射率分布滿足以下公式n(i) = (nmin/n(r))l/(m+1)；其中，n(r)為核心層片層的折射率分布；Iimin表示核心層片層上的折射率最小值；m表示匹配層的總層數(shù)；i表示匹配層片層的編號，所述多個匹配層片層依次順序編號，靠近核心層的匹配層編號為1，最外層的匹配層片層的編號為m。
8.根據(jù)權利要求1至7任意一項所述的卡塞格倫型超材料天線，其特征在于，所述反射元件包括平板超材料及設置在平板超材料一側表面的金屬反射板。
9.根據(jù)權利要求8所述的卡塞格倫型超材料天線，其特征在于，所述平板超材料包括片狀的基材以及設置在基材上的多個人造微結構，所述平板超材料按照折射率分布可劃分為位于中間位置的圓形區(qū)域以及分布在圓形區(qū)域周圍且與所述圓形區(qū)域共圓心的多個環(huán)形區(qū)域，所述圓形區(qū)域及環(huán)形區(qū)域內(nèi)相同半徑處的折射率相同，且在圓形區(qū)域及環(huán)形區(qū)域各自的區(qū)域內(nèi)隨著半徑的增大折射率逐漸減小，所述圓形區(qū)域的折射率的最小值小于與其相鄰的環(huán)形區(qū)域的折射率的最大值，相鄰兩個環(huán)形區(qū)域，處于內(nèi)側的環(huán)形區(qū)域的折射率的最小值小于處于外側的環(huán)形區(qū)域的折射率的最大值。
10.根據(jù)權利要求9所述的卡塞格倫型超材料天線，其特征在于，所述圓形區(qū)域的圓心在匹配層片層的中心，所述平板超材料的折射率分布滿足如下公式
11.根據(jù)權利要求10所述的卡塞格倫型超材料天線，其特征在于，所述平板超材料上的多個人造微結構形狀相同，所述圓形區(qū)域及環(huán)形區(qū)域內(nèi)相同半徑處的多個人造微結構具有相同的幾何尺寸，且在圓形區(qū)域及環(huán)形區(qū)域各自的區(qū)域內(nèi)隨著半徑的增大，人造微結構的幾何尺寸逐漸增大，所述圓形區(qū)域內(nèi)幾何尺寸最大的人造微結構的幾何尺寸大于與其相鄰的環(huán)形區(qū)域內(nèi)幾何尺寸最小的人造微結構的幾何尺寸，相鄰兩個環(huán)形區(qū)域，處于內(nèi)側的環(huán)形區(qū)域內(nèi)幾何尺寸最大的人造微結構的幾何尺寸大于處于外側的環(huán)形區(qū)域內(nèi)幾何尺寸最小的人造微結構的幾何尺寸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種卡塞格倫型超材料天線，包括饋源、反射元件及匯聚超材料板，匯聚超材料板包括核心層，核心層包括至少一個核心層片層，核心層片層包括片狀的基材及多個人造微結構，核心層片層按照折射率分布可劃分為位于中間位置的圓形區(qū)域以及分布在圓形區(qū)域周圍的多個環(huán)形區(qū)域，圓形區(qū)域及環(huán)形區(qū)域內(nèi)相同半徑處的折射率相同，隨著半徑的增大折射率逐漸減小，圓形區(qū)域的折射率的最小值小于與其相鄰的環(huán)形區(qū)域的折射率的最大值，相鄰兩個環(huán)形區(qū)域，處于內(nèi)側的環(huán)形區(qū)域的折射率的最小值小于處于外側的環(huán)形區(qū)域的折射率的最大值。根據(jù)本發(fā)明的卡塞格倫型超材料天線，由片狀的匯聚超材料板代替了傳統(tǒng)的拋物面，制造加工更加容易，成本更加低廉。
文檔編號H01Q15/02GK103036064SQ20111029793
公開日2013年4月10日 申請日期2011年9月29日 優(yōu)先權日2011年9月29日
發(fā)明者劉若鵬, 季春霖, 岳玉濤, 尹小明 申請人:深圳光啟高等理工研究院, 深圳光啟創(chuàng)新技術有限公司