专利名称：一种人工复合材料和人工复合材料天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及电磁领域，更具体地说，涉及一种人工复合材料和人工复合材料天线。
背景技术：
在常规的光学器件中，利用透镜能使平面波经过透镜折射后变为球面波，该球面波好像是从透镜虚焦点上的点光源辐射出似的。目前透镜的发散是依靠透镜的球面形状的折射来实现。发明人在实施本发明过程中，发现透镜天线至少存在如下技术问题透镜的体积大而且笨重，不利于小型化的使用；透镜对于形状有很大的依赖性，需要比较精准才能实现天线的定向传播；电磁波反 射干扰和损耗比较严重，电磁能量减少。而且，多数透镜天线的折射率的跳变是沿一条简单的且垂直于透镜表面的直线，导致电磁波经过透镜时的折射、衍射和反射较大，严重影响透镜性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述折射、衍射和反射较大、透镜性能差的缺陷，提供一种高性能的人工复合材料和人工复合材料天线。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种人工复合材料，相对设置于电磁波的传播方向上，平面电磁波入射到所述人工复合材料的第一表面并在与所述第一表面相对的第二表面以球面波的形式射出；射出的电磁波反向延伸相交于所述人工复合材料的虚焦点上；设虚焦点与所述人工复合材料第二表面上一点的连线与垂直于人工复合材料的直线之间的夹角为Θ，夹角Θ唯一对应所述人工复合材料内的一曲面，具有相同夹角Θ的点的集合构成夹角Θ唯一对应的曲面的边界，且夹角Θ唯一对应的曲面上每一处的折射率均相同，所述曲面的母线为椭圆弧；所述人工复合材料的折射率随着夹角Θ的增大逐渐增大。在本发明所述的人工复合材料中，所述曲面的折射率分布满足η(θ) = —~ (F + ") - (F + J) + n d .
5(6>)L cos6>min」，其中S( θ )为所述椭圆弧的弧长，F为所述虚焦点到所述人工复合材料的距离，d为所述人工复合材料的厚度；nmin为所述人工复合材料的最小折射率。在本发明所述的人工复合材料中，以经过所述人工复合材料第二表面的中心且垂直于所述人工复合材料的直线为横坐标轴，以经过所述人工复合材料第二表面的中心且平行于所述第二表面的直线为纵坐标轴，所述椭圆弧所在的椭圆方程为
Γ (χ - d)2 (y - cf .^-L-7 = I.
a2b2 ’且上式中的a、b、c满足如下关系
权利要求
1.一种人工复合材料，其特征在于，相对设置于电磁波的传播方向上，平面电磁波入射到所述人工复合材料的第一表面并在与所述第一表面相对的第二表面以球面波的形式射出；射出的电磁波反向延伸相交于所述人工复合材料的虚焦点上； 设虚焦点与所述人工复合材料第二表面上一点的连线与垂直于人工复合材料的直线之间的夹角为Θ，夹角Θ唯一对应所述人工复合材料内的一曲面，具有相同夹角Θ的点的集合构成夹角Θ唯一对应的曲面的边界，且夹角Θ唯一对应的曲面上每一处的折射率均相同，所述曲面的母线为椭圆弧；所述人工复合材料的折射率随着夹角Θ的增大逐渐增大。
2.根据权利要求I所述的人工复合材料，其特征在于，所述曲面的折射率分布满足
3.根据权利要求2所述的人工复合材料，其特征在于，以经过所述人工复合材料第二表面的中心且垂直于所述人工复合材料的直线为横坐标轴，以经过所述人工复合材料第二表面的中心且平行于所述第二表面的直线为纵坐标轴，所述椭圆弧所在的椭圆方程为
4.根据权利要求3所述的人工复合材料，其特征在于，所述椭圆弧所在的椭圆的中心位于所述第一表面上，坐标为(d, c)。
5.根据权利要求3所述的人工复合材料，其特征在于，夹角Θ所对应的第二表面上的点的折射角为Θ'，该点的折射率为η(θ)，满足
6.一种人工复合材料天线，其特征在于，包括辐射源和设置在电磁波传播方向上的人工复合材料；平面电磁波入射到所述人工复合材料的第一表面并在与所述第一表面相对的第二表面以球面波的形式射出；射出的电磁波反向延伸相交于所述人工复合材料的虚焦点上； 设虚焦点与所述人工复合材料第二表面上一点的连线与垂直于人工复合材料的直线之间的夹角为Θ，夹角Θ唯一对应所述人工复合材料内的一曲面，具有相同夹角Θ的点的集合构成夹角Θ唯一对应的曲面的边界，且夹角Θ唯一对应的曲面上每一处的折射率均相同，所述曲面的母线为椭圆弧；所述人工复合材料的折射率随着夹角Θ的增大逐渐增大。
7.根据权利要求6所述的人工复合材料天线，其特征在于，所述曲面的折射率分布满足
8.根据权利要求7所述的人工复合材料天线，其特征在于，以经过所述人工复合材料第二表面的中心且垂直于所述人工复合材料的直线为横坐标轴，以经过所述人工复合材料第二表面的中心且平行于所述第二表面的直线为纵坐标轴，所述椭圆弧所在的椭圆方程为
9.根据权利要求7 8任一项所述的人工复合材料天线，其特征在于，所述椭圆弧所在的椭圆的中心位于所述第一表面上，坐标为(山C)。
10.根据权利要求9所述的人工复合材料天线，其特征在于，夹角Θ所对应的第二表面上的点的折射角为Θ'，该点的折射率为η(θ)，满足
全文摘要
本发明涉及一种人工复合材料和人工复合材料天线，所述人工复合材料相对设置于辐射源的电磁波传播方向上；设辐射源与所述人工复合材料第一表面上一点的连线与垂直于人工复合材料的直线之间的夹角为θ，夹角θ唯一对应所述人工复合材料内的一曲面，且夹角θ唯一对应的曲面上每一处的折射率均相同，所述曲面的母线为椭圆弧；所述人工复合材料的折射率随着夹角θ的增大逐渐减小；电磁波经过所述人工复合材料后在每一圆环体的顶面平行射出。通过将人工复合材料的折射率的跳变设计为曲面状，从而大大减少跳变处的折射、衍射和反射效应，减轻了互相干涉带来的问题，使得人工复合材料和人工复合材料天线具有更加优异的性能。
文档编号H01Q15/02GK102856659SQ20111018347
公开日2013年1月2日 申请日期2011年7月1日 优先权日2011年7月1日
发明者刘若鹏, 季春霖, 岳玉涛 申请人:深圳光启高等理工研究院, 深圳光启创新技术有限公司