專利名稱：一種偏饋式微波天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種天線，尤其涉及一種由超材料制成的偏饋式微波天線。
背景技術(shù)：
常規(guī)的微波天線一般由金屬拋物面以及位于金屬拋物面焦點(diǎn)的饋源構(gòu)成，金屬拋物面的作用為將外部的電磁波反射給饋源或者將饋源發(fā)射的電磁波反射出去。金屬拋物面的面積以及金屬拋物面的加工精度直接決定微波天線的各項(xiàng)參數(shù)，例如增益、方向性等。現(xiàn)有的偏饋式微波天線由于其饋源的安裝位置并不在與天線中心切面垂直且過天線中心的直線上，因此常規(guī)的偏饋式微波天線沒有饋源陰影的影響。但是現(xiàn)有偏饋式微波天線的反射面仍然是由金屬拋物面構(gòu)成。金屬拋物面通常利用模具鑄造成型或者采用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工的方法。第一種方法的工藝流程包括制作拋物面模具、鑄造成型拋物面和進(jìn)行拋物反射面的安裝。工藝比較復(fù)雜，成本高，而且拋物面的形狀要比較準(zhǔn)確才能實(shí)現(xiàn)天線的定向傳播，所以對加工精度的要求也比較高。第二種方法采用大型數(shù)控機(jī)床進(jìn)行拋物面的加工，通過編輯程序，控制數(shù)控機(jī)床中刀具所走路徑，從而切割出所需的拋物面形狀。這種方法切割很精確，但是制造這種大型數(shù)控機(jī)床比較困難，而且成本比較高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于，正對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提出一種結(jié)構(gòu)簡單、體積較小且增益較高的偏饋式微波天線。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，提出一種偏饋式微波天線，包括饋源、第一超材料面板以及貼附于第一超材料面板背部的反射面板；所述第一超材料面板包括核心層，所述核心層由多個(gè)折射率分布相同的核心超材料片層構(gòu)成，所述核心超材料片層包括核心超材料片層基材以及周期排布于所述核心超材料片層基材上的多個(gè)第一人造金屬微結(jié)構(gòu)，每一第一人造金屬微結(jié)構(gòu)和其所附著的部分核心超材料片層基材構(gòu)成了核心超材料片層的基本單元；所述核心超材料片層上的折射率分布滿足規(guī)律以一不與核心超材料片層中心點(diǎn)重合的定點(diǎn)為圓心，核心超材料片層上相同半徑處的折射率相同，且隨著半徑的增大，折射率逐漸減小。進(jìn)一步地，所述饋源與所述第一超材料面板的中心點(diǎn)的連線與水平面形成的角度 θ 為 45°。進(jìn)一步地，所述饋源與與所述定點(diǎn)的連線垂直于所述第一超材料面板，且所述定點(diǎn)位于所述第一超材料面板邊界上。進(jìn)一步地，所述第一超材料面板邊界為四邊形，所述定點(diǎn)位于四邊形一邊中點(diǎn)。進(jìn)一步地，所述第一超材料面板邊界為圓形，所述定點(diǎn)位于圓形圓周上。進(jìn)一步地，所述核心超材料片層上的折射率分布滿足公式[0011]
權(quán)利要求1.一種偏饋式微波天線，其特征在于包括饋源、第一超材料面板以及貼附于所述第一超材料面板背部的反射面板；所述第一超材料面板包括核心層，所述核心層由多個(gè)折射率分布相同的核心超材料片層構(gòu)成，所述核心超材料片層包括核心超材料片層基材以及周期排布于所述核心超材料片層基材上的多個(gè)第一人造金屬微結(jié)構(gòu)，每一第一人造金屬微結(jié)構(gòu)和其所附著的部分核心超材料片層基材構(gòu)成了核心超材料片層的基本單元；所述核心超材料片層上的折射率分布滿足規(guī)律以一不與核心超材料片層中心重合的定點(diǎn)為圓心，核心超材料片層上相同半徑處的折射率相同，且隨著半徑的增大，折射率逐漸減小。
2.如權(quán)利要求1所述的偏饋式微波天線，其特征在于所述饋源與所述第一超材料面板的中心點(diǎn)的連線與水平面形成的角度θ為45°。
3.如權(quán)利要求2所述的偏饋式微波天線，其特征在于所述饋源與所述定點(diǎn)的連線垂直于所述第一超材料面板，且所述定點(diǎn)位于所述第一超材料面板邊界上。
4.如權(quán)利要求3所述的偏饋式微波天線，其特征在于所述第一超材料面板邊界為四邊形，所述定點(diǎn)位于四邊形一邊中點(diǎn)。
5.如權(quán)利要求3所述的偏饋式微波天線，其特征在于所述第一超材料面板邊界為圓形，所述定點(diǎn)位于圓形圓周上。
6.如權(quán)利要求3或4或5所述的偏饋式微波天線，其特征在于所述核心超材料片層上的折射率分布滿足公式nM_ , L-^L2+r2其中，r為折射率相同的核心超材料片層基本單元中心點(diǎn)連線所形成的圓弧對應(yīng)的半徑值，L為所述饋源到所述第一超材料面板的垂直距離，nfflax為所述核心超材料片層所具有的最大折射率值，d2為所述核心層的厚度。
7.如權(quán)利要求3或4或5所述的偏饋式微波天線，其特征在于所述第一超材料面板還包括設(shè)置于所述核心層外側(cè)的第一漸變超材料片層至第N漸變超材料片層，所述第N漸變超材料片層緊貼所述核心超材料片層；每一漸變超材料片層包括漸變超材料片層基材以及周期排布于所述漸變超材料片層基材上的多個(gè)第二人造金屬微結(jié)構(gòu)，每一第二人造金屬微結(jié)構(gòu)和其所附著的部分漸變超材料片層基材構(gòu)成了所述漸變超材料片層的基本單元；漸變超材料片層上的折射率分布滿足規(guī)律以一定點(diǎn)為圓心，相同半徑處的折射率相同，隨著半徑的增大，折射率從各漸變超材料片層的最大值逐漸減小到最小值，所述定點(diǎn)與所述饋源的連線垂直于漸變超材料片層且所述定點(diǎn)位于所述漸變超材料片層邊界上；各漸變超材料片層和核心超材料片層具有相同的折射率最小值。
8.如權(quán)利要求7所述的偏饋式微波天線，其特征在于所述核心超材料片層上的折射率分布滿足公式nM_ , L-^L2+r2n (O-^max +—~—~U1 jT Aa1其中，r為折射率相同的核心超材料片層基本單元中心點(diǎn)連線所形成的圓弧對應(yīng)的半徑值，L為所述饋源到所述第一超材料面板的垂直距離，nfflax為所述核心超材料片層所具有的最大折射率值，d2為所述核心層的厚度，Cl1為所有的漸變超材料片層所具有的厚度。
9.如權(quán)利要求8所述的偏饋式微波天線，其特征在于所述第一漸變超材料片層至第N 漸變超材料片層的折射率分布滿足規(guī)律Iii (r) = nmin+ (η (r) -nmin) * (i/N)其中，N為漸變超材料片層的總層數(shù)，i為第一漸變超材料片層至第N漸變超材料片層所對應(yīng)的序號(hào)，nfflin為所有的漸變超材料片層所具有的相同的最小折射率值。
10.如權(quán)利要求8所述的偏饋式微波天線，其特征在于所述第一漸變超材料片層至第 N漸變超材料片層的折射率分布滿足規(guī)律Hi ω =nfflin+(n(r)/nfflin)(i/N)其中，N為漸變超材料片層的總層數(shù)，i為第一漸變超材料片層至第N漸變超材料片層所對應(yīng)的序號(hào)，nfflin為所有的漸變超材料片層所具有的相同的最小折射率值。
11.如權(quán)利要求1所述的偏饋式微波天線，其特征在于所述偏饋式微波天線還包括用于將所述饋源輻射的電磁波發(fā)散的第二超材料面板，所述第二超材料面板由多個(gè)折射率分布相同的第一超材料片層構(gòu)成，所述第一超材料片層包括第一基材以及周期排布于所述第一基材上的第三人造金屬微結(jié)構(gòu)；所述第一超材料片層的折射率分布規(guī)律滿足所述第一超材料片層上的折射率呈圓形分布，圓心位于所述第一超材料片層中心點(diǎn)，圓心處的折射率最小且隨著半徑的增大，對應(yīng)半徑的折射率亦增大且相同半徑處折射率相同。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種偏饋式微波天線，其包括饋源、第一超材料面板以及貼附于第一超材料面板背部的反射面板，饋源與第一超材料面板外表面中心點(diǎn)的連線呈一不等于180°的角度θ。饋源發(fā)出的球面電磁波經(jīng)過第一超材料面板后發(fā)生折射并被反射面板反射后再次經(jīng)過第一超材料面板發(fā)生折射，并最終以平面電磁波傳輸出去。本實(shí)用新型采用超材料原理制作天線，使得天線脫離了常規(guī)的凸透鏡形狀、凹透鏡形狀以及拋物面形狀的限制，采用本實(shí)用新型的天線，其形狀可為平板狀或任意形狀且厚度更薄、體積更小、加工和制作更為方便，具有成本低廉、增益效果好的有益效果。
文檔編號(hào)H01Q19/06GK202231153SQ201120266090
公開日2012年5月23日 申請日期2011年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月26日
發(fā)明者劉若鵬, 季春霖, 岳玉濤, 楊青 申請人:深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司, 深圳光啟高等理工研究院