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(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)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)。背景技術(shù)：
超材料是近十年來發(fā)展起來的對(duì)電磁波起調(diào)制作用的材料。超材料一般是由一定數(shù)量的金屬微結(jié)構(gòu)附在具有一定力學(xué)、電磁學(xué)的基板上，這些具有特定圖案和材質(zhì)的微結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)經(jīng)過其身的特定頻段的電磁波產(chǎn)生調(diào)制作用?，F(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(fù)責(zé)將接收到的信號(hào)反射到位于焦點(diǎn)處的信號(hào)接收器內(nèi)。 接收從衛(wèi)星上傳來的電磁波信號(hào)時(shí)，平行的電磁波(由于衛(wèi)星與地球的距離相當(dāng)遠(yuǎn)，其發(fā)出的電磁波在到達(dá)地面時(shí)可認(rèn)為是平面波)通過拋物面天線反射后，匯聚到信號(hào)接收器上?；诔牧闲l(wèi)星天線的制作思路是使用單一的一種金屬材料，如銅、銀，在模擬仿真設(shè)計(jì)中，在基板上不同區(qū)域使用不同大小、不同形狀的金屬微結(jié)構(gòu)控制電磁波的折射角度以達(dá)到所需要的調(diào)制效果。其中，金屬微結(jié)構(gòu)的尺寸越大，其反射角度越大，則此次折射損耗越大。當(dāng)使用的基板損耗為10-3級(jí)別時(shí)，此超材料衛(wèi)星天線對(duì)電磁波的損耗主要來自于金屬微結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種降低損耗的超材料衛(wèi)星天線及衛(wèi)星接收系統(tǒng)，同時(shí)也降低了金屬材料的使用量。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種超材料衛(wèi)星天線，所述超材料衛(wèi)星天線包括饋源以及固定在墻壁上的超材料平板，所述超材料平板包括核心層及設(shè)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(gè)金屬微結(jié)構(gòu)，所述基板后表面附著有所述反射板；所述金屬微結(jié)構(gòu)為金屬點(diǎn)狀，按所述核心層預(yù)設(shè)的折射率分布，每一區(qū)域的折射率與所述該區(qū)域的金屬點(diǎn)的折射率相匹配。所述金屬點(diǎn)的直徑為0. I 2mm。所述金屬點(diǎn)通過絲網(wǎng)印刷技術(shù)附著在所述基板上。所述金屬點(diǎn)所采用的材料為純金屬、合金、金屬間化合物或摻雜的金屬。所述基板為有機(jī)樹脂基板。一種衛(wèi)星接收系統(tǒng)，包括衛(wèi)星天線、連接信號(hào)接收器的衛(wèi)星接收機(jī)，其特征在于，所述衛(wèi)星天線為上述超材料衛(wèi)星天線。本發(fā)明的有益效果為按核心層預(yù)設(shè)的折射率分布，選取與每一區(qū)域折射率相匹配的金屬材料，可以使超材料的金屬微結(jié)構(gòu)的尺寸縮小到點(diǎn)狀，降低了該金屬微結(jié)構(gòu)的損耗(金屬點(diǎn)比金屬微結(jié)構(gòu)尺寸小)，同時(shí)也降低了金屬材料的使用量。
圖I是本發(fā)明的超材料衛(wèi)星天線的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖I所示，根據(jù)本發(fā)明的超材料衛(wèi)星天線包括設(shè)置在饋源后方的超材料平板100，超材料平板100包括核心層10及設(shè)置在核心層后表面的反射板200，核心層10包括有機(jī)樹脂基板及附著在有機(jī)樹脂基板如表面的多個(gè)金屬微結(jié)構(gòu)，有機(jī)樹脂基板后表面附著有反射板；本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)在于按核心層預(yù)設(shè)的折射率分布，選取與每一區(qū)域折射率相匹 配的金屬材料，使超材料的金屬微結(jié)構(gòu)的尺寸縮小成金屬點(diǎn)狀，金屬點(diǎn)的直徑為0. r2mm,降低了該金屬微結(jié)構(gòu)的損耗(金屬點(diǎn)比金屬微結(jié)構(gòu)尺寸小)，同時(shí)也降低了金屬材料的使用量，每一區(qū)域的折射率與該區(qū)域的金屬點(diǎn)的折射率相匹配。金屬點(diǎn)所采用的材料為純金屬、合金、金屬間化合物或摻雜的金屬(如銀、金、銅、鋁、鉻、鉬、銥、鈀、鈹、鋰、鈉、KAu, LiAg或氧化銦錫等)，通過絲網(wǎng)印刷技術(shù)附著在有機(jī)樹脂基板上。饋源為傳統(tǒng)的波紋喇叭，這個(gè)根據(jù)衛(wèi)星的電視信號(hào)的極化方式不同有不同的選擇，例如中星9號(hào)，其電視信號(hào)既有左旋圓極化又有右旋圓極化，因此饋源應(yīng)當(dāng)采用雙圓極化的波紋喇叭。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。超材料平板的縱截面為方形、圓形或橢圓形，優(yōu)選地，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。核心層的折射率分布滿足如下公式n(x, y, 0) = nmdX - dis-、I ) Vsegment = SS+ A *皿111琴ent (2)；Iiumsegment = floor(dls、aS) C3)；D =-2- C4)
^max —^minCiis=Ci^d2(o;；dj —+ (y - Ysource )」+ ^source° , ’d2 = siny * (V2 — y) (7)；ss = sin Y *(L/2_yv 偏ij —cosy* Zvirtual (8);
以上公式是在超材料平板上建立坐標(biāo)系，其中超材料平板中心點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)(0，0，0)，衛(wèi)星在所述豎直墻壁上的投影點(diǎn)、超材料平板的中心點(diǎn)以及饋源在所述豎直墻壁上的投影點(diǎn)三點(diǎn)共線，所述三點(diǎn)的共線為y軸，且朝衛(wèi)星在所述豎直墻壁上的方向?yàn)檎?，垂直所述超材料平板為z軸，且朝墻壁面外為正；其中，n(x, y,0)表示核心層上任意一點(diǎn)的折射率值；L表示核心層被坐標(biāo)面yoz所截的有效長度；n_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；入表示衛(wèi)星電視天線接收的電磁波的波長；y表示從特定衛(wèi)星發(fā)出的電磁波在超材料平板表面入射時(shí)與超材料平板法線所成的夾角；floor表示向下取整；(xsource, Ysource, Zsource)表示饋源等效點(diǎn)的坐標(biāo)；(xvirtual, yvirtual, Zvirtual)表示饋源等效點(diǎn)相對(duì)于坐標(biāo)面xoy的對(duì)稱點(diǎn)的坐標(biāo)。核心層的折射率分布也可以滿足如下公式
權(quán)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)星天線包括饋源以及固定在墻壁上的超材料平板，所述超材料平板包括核心層及設(shè)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(gè)金屬微結(jié)構(gòu)，所述基板后表面附著有所述反射板；所述金屬微結(jié)構(gòu)為金屬點(diǎn)狀，按所述核心層預(yù)設(shè)的折射率分布，每一區(qū)域的折射率與所述該區(qū)域的金屬點(diǎn)的折射率相匹配。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超材料衛(wèi)星天線，其特征在于，所述金屬點(diǎn)的直徑為0. I 2mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超材料衛(wèi)星天線，其特征在于，所述金屬點(diǎn)通過絲網(wǎng)印刷技術(shù)附著在所述基板上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的超材料衛(wèi)星天線，其特征在于，所述金屬點(diǎn)所采用的材料為純金屬、合金、金屬間化合物或摻雜的金屬。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超材料衛(wèi)星天線，其特征在于，所述基板為有機(jī)樹脂基板。
6.一種衛(wèi)星接收系統(tǒng)，包括衛(wèi)星天線、連接信號(hào)接收器的衛(wèi)星接收機(jī)，其特征在于，所述衛(wèi)星天線為權(quán)利要求I至5任意一項(xiàng)所述的超材料衛(wèi)星天線。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超材料衛(wèi)星天線，所述超材料衛(wèi)星天線包括饋源以及固定在墻壁上的超材料平板，所述超材料平板包括核心層及設(shè)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(gè)金屬微結(jié)構(gòu)，所述基板后表面附著有所述反射板；所述金屬微結(jié)構(gòu)為金屬點(diǎn)狀，按所述核心層預(yù)設(shè)的折射率分布，每一區(qū)域的折射率與所述該區(qū)域的金屬點(diǎn)的折射率相匹配。還涉及衛(wèi)星接收系統(tǒng)。按核心層預(yù)設(shè)的折射率分布，選取與每一區(qū)域折射率相匹配的金屬材料，可以使超材料的金屬微結(jié)構(gòu)的尺寸縮小到點(diǎn)狀，降低了該金屬微結(jié)構(gòu)的損耗(金屬點(diǎn)比金屬微結(jié)構(gòu)尺寸小)，同時(shí)也降低了金屬材料的使用量。
文檔編號(hào)H01Q1/36GK102723579SQ20121017398
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者劉若鵬, 季春霖, 李雪, 熊曉磊 申請(qǐng)人:深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司