专利名称：一种偏馈式微波天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种天线，尤其涉及一种由超材料制成的偏馈式微波天线。
背景技术：
常规的微波天线一般由金属抛物面以及位于金属抛物面焦点的馈源构成，金属抛物面的作用为将外部的电磁波反射给馈源或者将馈源发射的电磁波反射出去。金属抛物面的面积以及金属抛物面的加工精度直接决定微波天线的各项参数，例如增益、方向性等。现有的偏馈微波天线由于其馈源的安装位置并不在与天线中心切面垂直且过天线中心的直线上，因此常规的偏馈微波天线没有馈源阴影的影响。但是现有偏馈微波天线的反射面仍然是由金属抛物面构成。金属抛物面通常利用模具铸造成型或者采用数控机床进行加工的方法。第一种方法的工艺流程包括制作抛物面模具、铸造成型抛物面和进行抛物反射面的安装。工艺比较复杂，成本高，而且抛物面的形状要比较准确才能实现天线的定向传播，所以对加工精度的要求也比较高。第二种方法采用大型数控机床进行抛物面的加工，通过编辑程序，控制数控机床中刀具所走路径，从而切割出所需的抛物面形状。这种方法切割很精确，但是制造这种大型数控机床比较困难，而且成本比较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，正对现有技术的上述不足，提出一种结构简单、 体积较小且增益较高的偏馈式微波天线。本发明解决其技术问题采用的技术方案是，提出一种偏馈式微波天线，包括馈源、 第一超材料面板以及贴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相互紧贴的第一核心超材料片层至第N核心超材料片层，每一核心超材料片层均包括第一基材以及周期排布于所述第一基材上的多个第一人造金属微结构，所述每一核心超材料片层按照折射率分布划分为多个带状区域，以一定点为圆心，所述多个带状区域上相同半径处的折射率相同，且每一带状区域上随着半径的增大折射率逐渐减小，相邻两个带状区域，处于内侧的带状区域的折射率的最小值小于处于外侧的带状区域的折射率的最大值， 所述圆心与所述馈源的连线垂直于所述第一超材料面板且所述圆心不与所述第一超材料面板的中心点重合。进一步地，所述第N核心超材料片层紧贴所述反射面板，且所述第N核心超材料片层上的所有带状区域具有相同的折射率变化范围，即每一带状区域的折射率均由最大值 nmax连续减小到最小值nmin。进一步地，所述第N核心超材料片层的折射率分布满足公式
权利要求
1.一种偏馈式微波天线，其特征在于包括馈源、第一超材料面板以及贴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相互紧贴的第一核心超材料片层至第N核心超材料片层，每一核心超材料片层均包括第一基材以及周期排布于所述第一基材上的多个第一人造金属微结构，所述每一核心超材料片层按照折射率分布划分为多个带状区域，以一定点为圆心，所述多个带状区域上相同半径处的折射率相同，且每一带状区域上随着半径的增大折射率逐渐减小，相邻两个带状区域，处于内侧的带状区域的折射率的最小值小于处于外侧的带状区域的折射率的最大值，所述圆心与所述馈源的连线垂直于所述第一超材料面板且所述圆心不与所述第一超材料面板的中心点重合。
2.如权利要求1所述的偏馈式微波天线，其特征在于所述第N核心超材料片层紧贴所述反射面板，且所述第N核心超材料片层上的所有带状区域具有相同的折射率变化范围，即每一带状区域的折射率均由最大值nmax连续减小到最小值nmin。
3.如权利要求2所述的偏馈式微波天线，其特征在于所述第N核心超材料片层的折射率分布满足公式
4.如权利要求3所述的偏馈式微波天线，其特征在于第一核心超材料片层至第N-I 核心超材料片层的折射率分布满足如下公式
5.如权利要求1至4任意一项所述的偏馈式微波天线，其特征在于周期排布于所述第一基材上的多个第一人造金属微结构的排布规律为所述每一核心超材料片层按照折射率分布划分为多个带状区域，以一定点为圆心，所述多个带状区域上相同半径处的第一人造金属微结构尺寸相同，且每一带状区域上随着半径的增大，对应半径的第一人造金属微结构尺寸逐渐减小；相邻两个带状区域，处于内侧的带状区域内的第一人造金属微结构尺寸的最小值小于处于外侧的带状区域内的第一人造金属微结构尺寸的最大值。
6.如权利要求1所述的偏馈式微波天线，其特征在于所述偏馈式微波天线还包括用于将所述馈源辐射的电磁波发散的第二超材料面板，所述第二超材料面板由多个折射率分布相同的第二超材料片层构成，所述第二超材料片层包括第二基材以及周期排布于所述第二基材上的多个第二人造金属微结构；所述第二超材料片层的折射率分布规律满足所述第二超材料片层上的折射率呈圆形分布，圆心位于所述第二超材料片层中心点，圆心处的折射率最小且随着半径的增大，对应半径的折射率亦增大且相同半径处折射率相同。
7.如权利要求6所述的偏馈式微波天线，其特征在于所述第二人造金属微结构在所述第二基材上的排布规律为所述第二人造金属微结构在所述第二基材上呈圆形分布，圆心位于所述第二基材中心点，圆心处的第二人造金属微结构尺寸最小，随着半径的增大，对应半径的第二人造金属微结构尺寸亦增大且相同半径处的第二人造金属微结构尺寸相同。
8.如权利要求6所述的偏馈式微波天线，其特征在于所述第一人造金属微结构和所述第二人造金属微结构具有相同的几何形状。
9.如权利要求8所述的偏馈式微波天线，其特征在于述几何形状为“工”字形，包括竖直的第一金属分支以及位于所述第一金属分支两端且垂直于所述第一金属分支的第二金属分支。
10.如权利要求8所述的偏馈式微波天线，其特征在于所述几何形状为平面雪花型， 包括相互垂直的两条第一金属分支以及位于所述第一金属分支两端且垂直于所述第一金属分支的第二金属分支。
全文摘要
本发明公开一种偏馈式微波天线，其包括馈源、第一超材料面板以及贴附于第一超材料面板背部的反射面板。馈源发出的球面电磁波经过第一超材料面板后发生折射并被反射面板反射后再次经过第一超材料面板发生折射，并最终以平面电磁波传输出去。本发明采用超材料原理制作天线，使得天线脱离了常规的凸透镜形状、凹透镜形状以及抛物面形状的限制，采用本发明的天线，其形状可为平板状或任意形状且厚度更薄、体积更小、加工和制作更为方便，具有成本低廉、增益效果好的有益效果。
文档编号H01Q15/00GK102480033SQ20111021094
公开日2012年5月30日 申请日期2011年7月26日 优先权日2011年7月26日
发明者刘若鹏, 季春霖, 岳玉涛, 李云龙 申请人:深圳光启创新技术有限公司, 深圳光启高等理工研究院