专利名称：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，所述人工复合材料划分为多个区域；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；第i区域与所述第一表面的交集部分为第i区域的底面，第i区域与所述第二表面的交集部分为第i区域的顶面；设虚焦点与所述第i区域顶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唯一对应第i区域内的一曲面，第i区域顶面上具有相同夹角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；每一区域的折射率随着夹角Θ的增大逐渐减小。在本发明所述的人工复合材料中，设虚焦点与第i区域顶面外圆周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 i，i为正整数且越靠近人工复合材料中心的区域对应的i越小；其中，夹角Θ i对应的曲面的母线的弧长为c( Θ D，弧长c( Θ J和夹角Θi满足如下公式)=;
权利要求
1.一种人工复合材料，其特征在于，所述人工复合材料划分为多个区域；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； 第i区域与所述第一表面的交集部分为第i区域的底面，第i区域与所述第二表面的交集部分为第i区域的顶面；设虚焦点与所述第i区域顶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唯一对应第i区域内的一曲面，第i区域顶面上具有相同夹角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；每一区域的折射率随着夹角Θ的增大逐渐减小。
2.根据权利要求I所述的人工复合材料，其特征在于，设虚焦点与第i区域顶面外圆周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 y i为正整数且越靠近人工复合材料中心的区域对应的i越小；其中，夹角Θ i对应的曲面的母线的弧长为c( Θ J，弧长C(Qi)和夹角Qi满足如下公式
3.根据权利要求2所述的人工复合材料，其特征在于，相邻两个区域的最大折射率和最小折射率满足nm ax (i) ^-min(i) ^max (i+l) ^-min(i+l) °
4.根据权利要求3所述的人工复合材料，其特征在于，相邻三个区域的最大折射率和最小折射率满足nm ax(i+l)_nmin(i+2)〉nmax(i) _nmin(i+l) °
5.根据权利要求2所述的人工复合材料，其特征在于，第i区域的折射率分布满足
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；所述人工复合材料划分为多个区域；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； 第i区域与所述第一表面的交集部分为第i区域的底面，第i区域与所述第二表面的交集部分为第i区域的顶面；设虚焦点与所述第i区域顶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唯一对应第i区域内的一曲面，第i区域顶面上具有相同夹角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；每一区域的折射率随着夹角Θ的增大逐渐减小。
7.根据权利要求6所述的人工复合材料天线，其特征在于，设虚焦点与第i区域顶面外圆周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 i，i为正整数且越靠近人工复合材料中心的区域对应的i越小；其中，夹角Θ i对应的曲面的母线的弧长为c( Θ j),弧长c ( Θ J和夹角Θ i满足如下公式
8.根据权利要求7所述的人工复合材料天线，其特征在于，相邻两个区域的最大折射率和最小折射率 两足nmax⑴-nmin(i) = nmax(i+l)_nmin(i+l) °
9.根据权利要求8所述的人工复合材料天线，其特征在于，相邻三个区域的最大折射率和最小折射率满足nmax(i+l)_nmin(i+2)〉nmaxW _nmin(i+l)。
10.根据权利要求7所述的人工复合材料天线，其特征在于， 第i区域的折射率分布满足
全文摘要
本发明涉及人工复合材料和人工复合材料天线，人工复合材料划分为多个区域；平面电磁波入射到人工复合材料的第一表面并在与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人工复合材料的虚焦点上；第i区域与第一表面的交集部分为底面，与第二表面的交集部分为顶面；设虚焦点与第i区域顶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，θ唯一对应第i区域内的一曲面，第i区域顶面上具有相同θ的点的集合构成θ唯一对应的曲面的边界；且θ唯一对应的曲面上每一处的折射率均相同；每一区域的折射率随着夹角θ的增大逐渐减小。本发明将折射率的跳变设计为曲面状，减少了跳变处的折射、衍射和反射效应。
文档编号H01Q15/02GK102904054SQ201110216578
公开日2013年1月30日 申请日期2011年7月29日 优先权日2011年7月29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