專利名稱：一種超材料衛(wèi)星天線及衛(wèi)星接收系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信領域，更具體地說，涉及一種超材料衛(wèi)星天線及衛(wèi)星接收系統(tǒng)?！?br>
背景技術：
現(xiàn)有的衛(wèi)星天線，例如衛(wèi)星電視接收天線，通常采用傳統(tǒng)的反射面天線通常為拋物面天線，拋物面天線負責將接收到的信號反射到位于焦點處的信號接收器內。接收從衛(wèi)星上傳來的電磁波信號時，平行的電磁波(由于衛(wèi)星與地球的距離相當遠，其發(fā)出的電磁波在到達地面時可認為是平面波)通過拋物面天線反射后，匯聚到信號接收器上。但是，拋物面天線的反射面的曲面加工難度大，精度要求也高，因此，制造麻煩，且成本較高。
發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是，針對現(xiàn)有的衛(wèi)星天線加工不易、成本高的缺陷，提供一種加工簡單、制造成本低的超材料衛(wèi)星天線。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是一種超材料衛(wèi)星天線，所述超材料衛(wèi)星天線包括信號接收器以及超材料平板，所述超材料平板包括單層核心層及設置在核心層后表面的反射板，所述核心層包括基板及附著在基板前表面的多個人造微結構，所述基板后表面附著有所述反射板；所述反射板為網格狀反射板，其包括多片彼此相隔相同間隙的金屬片；所述單層核心層的折射率分布滿足如下公式
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2O腿 I mm)其中，n(r)表示核心層上半徑為r處的折射率值，核心層的折射率分布圓心即為信號接收器等效點在核心層所在平面的投影；s為信號接收器等效點到核心層的垂直距離；η_表示核心層的折射率的最大值；Iiniin表示核心層的折射率的最小值；
λ表示頻率為天線中心頻率的電磁波的波長；floor表示向下取整。進一步地，所述超材料衛(wèi)星天線還包括覆蓋在人造微結構上的保護膜。進一步地，所述保護膜為PS塑料、PET塑料或HIPS塑料，所述保護膜的厚度為
O.l-2mm。
進一步地，所述核心層的厚度為O. 11-2. 5mm，其中，基板的厚度為O. l_2mm，多個人造微結構的厚度為O. 01-0. 5mm。進一步地，所述核心層的厚度為I. 036mm，其中，基板的厚度均為I. 018mm，多個人造微結構的厚度為O. 018mm。進一步地，每一所述金屬片為正方形金屬片，其邊長為18至20毫米；相鄰金屬片的間隙為O. 13至O. 18毫米。進一步地，所述人造微結構為由銅線或銀線構成的金屬微結構，所述金屬微結構呈平面雪花狀，所述金屬微結構具有相互垂直平分的第一金屬線及第二金屬線，所述第一金屬線與第二金屬線的長度相同，所述第一金屬線兩端連接有相同長度的兩個第一金屬分支，所述第一金屬線兩端連接在兩個第一金屬分支的中點上，所述第二金屬線兩端連接有相同長度的兩個第二金屬分支，所述第二金屬線兩端連接在兩個第二金屬分支的中點上，所述第一金屬分支與第二金屬分支的長度相等。進一步地，所述平面雪花狀的金屬微結構的每個第一金屬分支及每個第二金屬分支的兩端還連接有完全相同的第三金屬分支，相應的第三金屬分支的中點分別與第一金屬分支及第二金屬分支的端點相連。進一步地，所述平面雪花狀的金屬微結構的第一金屬線與第二金屬線均設置有兩個彎折部，所述平面雪花狀的金屬微結構繞第一金屬線與第二金屬線的交點在金屬微結構所處平面內向任意方向旋轉90度的圖形都與原圖重合。根據本發(fā)明的超材料衛(wèi)星天線，通過精確設計核心層的折射率分布，使得從衛(wèi)星發(fā)射過來的電磁波經過平板狀的超材料板響應后匯聚于信號接收器；另外，由片狀的超材料平板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的拋物面天線，制造加工更加容易，成本更加低廉，另外依此設計的超材料平板整體厚度在毫米級別，相當?shù)妮p薄。本發(fā)明還提供了一種衛(wèi)星接收系統(tǒng)，包括衛(wèi)星天線、連接信號接收器的衛(wèi)星接收機，所述衛(wèi)星天線為上述的超材料衛(wèi)星天線。
圖I是本發(fā)明的超材料衛(wèi)星天線的結構示意圖；圖2是本發(fā)明的核心層的結構示意圖；圖3是本發(fā)明的核心層其中一個超材料單元的示意圖；圖4是本發(fā)明的平面雪花狀的金屬微結構的示意圖；圖5是圖4所示的平面雪花狀的金屬微結構的一種衍生結構；圖6是圖4所示的平面雪花狀的金屬微結構的一種變形結構。圖7是平面雪花狀的金屬微結構的拓撲形狀的演變的第一階段；圖8是平面雪花狀的金屬微結構的拓撲形狀的演變的第二階段；
圖9是本發(fā)明一種實施例的衛(wèi)星接收系統(tǒng)的結構示意圖；圖10是圖9的另一視角圖；圖11為本發(fā)明的網格狀反射板的結構示意圖。
具體實施例方式如圖I至圖3所示，根據本發(fā)明的超材料衛(wèi)星天線包括設置在信號接收器I后方的超材料平板100，所述超材料平板100包括核心層10及設置在核心層后表面的網格狀反射板200，所述核心層10包括基板13及附著在基板13前表面的多個人造微結構12，所述基板13后表面附著有所述網格狀反射板200，信號接收器I中軸線Zl與超材料平板100平面的中軸線Z2具有一定的夾角Θ，即圖I中的中軸線Zl與直線Z3的夾角(Z3為Zl的平行線)，信號接收器I不在超材料平板平面的中軸線Z2上，實現(xiàn)天線的偏饋。本發(fā)明中， 所述超材料平板100任一縱截面具有相同的形狀與面積，此處的縱截面是指超材料平板中與超材料平板的中軸線垂直的剖面。所述超材料平板的縱截面為方形、圓形或橢圓形，優(yōu)選地，所述超材料平板的縱截面為方形，這樣得到的超材料平板容易加工，例如300X300mm或450X450mm的正方形，450X475mm的長方形。圓形可以是直徑為250、300或450mm的圓形。本發(fā)明中，所述核心層片層的折射率分布滿足如下公式
權利要求
1.一種超材料衛(wèi)星天線，其特征在于，所述超材料衛(wèi)星天線包括信號接收器以及超材料平板，所述超材料平板包括單層核心層及設置在核心層后表面的反射板，所述核心層包括基板及附著在基板前表面的多個人造微結構，所述基板后表面附著有所述反射板；所述反射板為網格狀反射板，其包括多片彼此相隔相同間隙的金屬片；所述單層核心層的折射率分布滿足如下公式
2.根據權利要求I所述的超材料衛(wèi)星天線，其特征在于，所述超材料衛(wèi)星天線還包括覆蓋在人造微結構上的保護膜。
3.根據權利要求2所述的超材料衛(wèi)星天線，其特征在于，所述保護膜為PS塑料、PET塑料或HIPS塑料，所述保護膜的厚度為O. l-2mm。
4.根據權利要求I所述的超材料衛(wèi)星天線，其特征在于，所述核心層的厚度為0.11-2. 5mm,其中，基板的厚度為O.多個人造微結構的厚度為O. 01-0. 5mm。
5.根據權利要求4所述的超材料衛(wèi)星天線，其特征在于，所述核心層的厚度為 1.036mm,其中，基板的厚度均為I. 018mm,多個人造微結構的厚度為O. 018mm。
6.根據權利要求I所述的超材料衛(wèi)星天線，其特征在于，每一所述金屬片為正方形金屬片，其邊長為18至20毫米；相鄰金屬片的間隙為O. 13至O. 18毫米。
7.根據權利要求I所述的超材料衛(wèi)星天線，其特征在于，所述人造微結構為由銅線或銀線構成的金屬微結構，所述金屬微結構呈平面雪花狀，所述金屬微結構具有相互垂直平分的第一金屬線及第二金屬線，所述第一金屬線與第二金屬線的長度相同，所述第一金屬線兩端連接有相同長度的兩個第一金屬分支，所述第一金屬線兩端連接在兩個第一金屬分支的中點上，所述第二金屬線兩端連接有相同長度的兩個第二金屬分支，所述第二金屬線兩端連接在兩個第二金屬分支的中點上，所述第一金屬分支與第二金屬分支的長度相等。
8.根據權利要求7所述的超材料衛(wèi)星天線，其特征在于，所述平面雪花狀的金屬微結構的每個第一金屬分支及每個第二金屬分支的兩端還連接有完全相同的第三金屬分支，相應的第三金屬分支的中點分別與第一金屬分支及第二金屬分支的端點相連。
9.根據權利要求7所述的超材料衛(wèi)星天線，其特征在于，所述平面雪花狀的金屬微結構的第一金屬線與第二金屬線均設置有兩個彎折部，所述平面雪花狀的金屬微結構繞第一金屬線與第二金屬線的交點在金屬微結構所處平面內向任意方向旋轉90度的圖形都與原圖重合。
10.一種衛(wèi)星接收系統(tǒng)，包括衛(wèi)星天線、連接信號接收器的衛(wèi)星接收機，其特征在于，所述衛(wèi)星天線為權利要求I至9任意一項所述的超材料衛(wèi)星天線。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超材料衛(wèi)星天線，包括設置在信號接收器后方的超材料平板，所述超材料平板包括核心層及設置在核心層后表面的網格反射板，所述核心層包括基板及附著在基板前表面的多個人造微結構，所述基板后表面附著有所述網格反射板，使得衛(wèi)星發(fā)出的電磁波經過超材料平板響應后匯聚于信號接收器內，并且，由片狀的超材料平板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的拋物面天線，制造加工更加容易，成本更加低廉，另外依此設計的超材料平板整體厚度在毫米級別，相當?shù)妮p薄。本發(fā)明還提供了一種衛(wèi)星接收系統(tǒng)。
文檔編號H01Q19/10GK102683821SQ20121013304
公開日2012年9月19日 申請日期2012年4月28日 優(yōu)先權日2012年4月28日
發(fā)明者劉若鵬, 季春霖, 李勇祥, 李星昆, 楊青, 殷俊 申請人:深圳光啟創(chuàng)新技術有限公司