专利名称：一种卡塞格伦型超材料天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，更具体地说，涉及一种卡塞格伦型超材料天线。
背景技术：
卡塞格伦天线由三部分组成，即主反射器、副反射器和辐射源。其中主反射器为旋转抛物面，副反射面为旋转双曲面。在结构上，双曲面的一个焦点与抛物面的焦点重合，双曲面焦轴与抛物面的焦轴重合，而辐射源位于双曲面的另一焦点上，如下图所示。它是由副反射器对辐射源发出的电磁波进行的一次反射，将电磁波反射到主反射器上，然后再经主反射器反射后获得相应方向的平面波波束，以实现定向发射。可见，传统的卡塞格伦天线的主反射器需要加工成精度很高的抛物面，但是，加工这样精度高的抛物面，难度非常大，而且成本相当的高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有的卡塞格伦天线加工不易、成本高的缺陷，提供一种加工简单、制造成本低的卡塞格伦型超材料天线。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种卡塞格伦型超材料天线，包括馈源、设置在馈源前方的的反射元件及设置在馈源后方的汇聚超材料板，所述汇聚超材料板包括核心层，所述核心层包括至少一个核心层片层，所述核心层片层包括片状的基材以及设置在基材上的多个人造微结构，所述核心层片层按照折射率分布可划分为位于中间位置的圆形区域以及分布在圆形区域周围且与所述圆形区域共圆心的多个环形区域，所述圆形区域及环形区域内相同半径处的折射率相同，且在圆形区域及环形区域各自的区域内随着半径的增大折射率逐渐减小，所述圆形区域的折射率的最小值小于与其相邻的环形区域的折射率的最大值，相邻两个环形区域，处于内侧的环形区域的折射率的最小值小于处于外侧的环形区域的折射率的最大值。进一步地，所述核心层片层还包括覆盖人造微结构的填充层。进一步地，所述核心层包括多个折射率分布相同且相互平行的核心层片层。进一步地，所述汇聚超材料还包括设置在核心层两侧的匹配层，以实现从空气到核心层的折射率匹配。进一步地，所述圆心为核心层片层的中心，所述圆形区域以及多个环形区域的折射率变化范围相同，所述核心层片层的折射率n(r)分布满足如下公式
权利要求
1.一种卡塞格伦型超材料天线，其特征在于，包括馈源、设置在馈源前方的的反射元件及设置在馈源后方的汇聚超材料板，所述汇聚超材料板包括核心层，所述核心层包括至少一个核心层片层，所述核心层片层包括片状的基材以及设置在基材上的多个人造微结构，所述核心层片层按照折射率分布可划分为位于中间位置的圆形区域以及分布在圆形区域周围且与所述圆形区域共圆心的多个环形区域，所述圆形区域及环形区域内相同半径处的折射率相同，且在圆形区域及环形区域各自的区域内随着半径的增大折射率逐渐减小， 所述圆形区域的折射率的最小值小于与其相邻的环形区域的折射率的最大值，相邻两个环形区域，处于内侧的环形区域的折射率的最小值小于处于外侧的环形区域的折射率的最大值。
2.根据权利要求1所述的后馈式卫星电视天线，其特征在于，所述核心层片层还包括覆盖人造微结构的填充层。
3.根据权利要求2所述的后馈式卫星电视天线，其特征在于，所述核心层包括多个折射率分布相同且相互平行的核心层片层。
4.根据权利要求3所述的后馈式卫星电视天线，其特征在于，所述汇聚超材料还包括设置在核心层两侧的匹配层，以实现从空气到核心层的折射率匹配。
5.根据权利要求4所述的后馈式卫星电视天线，其特征在于，所述圆心为核心层片层的中心，所述圆形区域以及多个环形区域的折射率变化范围相同，所述核心层片层的折射率n(r)分布满足如下公式
6.根据权利要求5所述的卡塞格伦型超材料天线，其特征在于，所述核心层的每一核心层片层的多个人造微结构形状相同，所述圆形区域及环形区域内相同半径处的多个人造微结构具有相同的几何尺寸，且在圆形区域及环形区域各自的区域内随着半径的增大人造微结构的几何尺寸逐渐减小，所述圆形区域内几何尺寸最小的人造微结构的几何尺寸小于与其相邻的环形区域内几何尺寸最大的人造微结构的几何尺寸，相邻两个环形区域，处于内侧的环形区域内几何尺寸最小的人造微结构的几何尺寸小于处于外侧的环形区域内几何尺寸最大的人造微结构的几何尺寸。
7.根据权利要求5所述的卡塞格伦型超材料天线，其特征在于，所述匹配层具有多个匹配层片层，所述多个匹配层片层的折射率分布满足以下公式n(i) = (nmin/n(r))l/(m+1)；其中，n(r)为核心层片层的折射率分布；Iimin表示核心层片层上的折射率最小值；m表示匹配层的总层数；i表示匹配层片层的编号，所述多个匹配层片层依次顺序编号，靠近核心层的匹配层编号为1，最外层的匹配层片层的编号为m。
8.根据权利要求1至7任意一项所述的卡塞格伦型超材料天线，其特征在于，所述反射元件包括平板超材料及设置在平板超材料一侧表面的金属反射板。
9.根据权利要求8所述的卡塞格伦型超材料天线，其特征在于，所述平板超材料包括片状的基材以及设置在基材上的多个人造微结构，所述平板超材料按照折射率分布可划分为位于中间位置的圆形区域以及分布在圆形区域周围且与所述圆形区域共圆心的多个环形区域，所述圆形区域及环形区域内相同半径处的折射率相同，且在圆形区域及环形区域各自的区域内随着半径的增大折射率逐渐减小，所述圆形区域的折射率的最小值小于与其相邻的环形区域的折射率的最大值，相邻两个环形区域，处于内侧的环形区域的折射率的最小值小于处于外侧的环形区域的折射率的最大值。
10.根据权利要求9所述的卡塞格伦型超材料天线，其特征在于，所述圆形区域的圆心在匹配层片层的中心，所述平板超材料的折射率分布满足如下公式
11.根据权利要求10所述的卡塞格伦型超材料天线，其特征在于，所述平板超材料上的多个人造微结构形状相同，所述圆形区域及环形区域内相同半径处的多个人造微结构具有相同的几何尺寸，且在圆形区域及环形区域各自的区域内随着半径的增大，人造微结构的几何尺寸逐渐增大，所述圆形区域内几何尺寸最大的人造微结构的几何尺寸大于与其相邻的环形区域内几何尺寸最小的人造微结构的几何尺寸，相邻两个环形区域，处于内侧的环形区域内几何尺寸最大的人造微结构的几何尺寸大于处于外侧的环形区域内几何尺寸最小的人造微结构的几何尺寸。
全文摘要
本发明公开了一种卡塞格伦型超材料天线，包括馈源、反射元件及汇聚超材料板，汇聚超材料板包括核心层，核心层包括至少一个核心层片层，核心层片层包括片状的基材及多个人造微结构，核心层片层按照折射率分布可划分为位于中间位置的圆形区域以及分布在圆形区域周围的多个环形区域，圆形区域及环形区域内相同半径处的折射率相同，随着半径的增大折射率逐渐减小，圆形区域的折射率的最小值小于与其相邻的环形区域的折射率的最大值，相邻两个环形区域，处于内侧的环形区域的折射率的最小值小于处于外侧的环形区域的折射率的最大值。根据本发明的卡塞格伦型超材料天线，由片状的汇聚超材料板代替了传统的抛物面，制造加工更加容易，成本更加低廉。
文档编号H01Q15/02GK103036064SQ20111029793
公开日2013年4月10日 申请日期2011年9月29日 优先权日2011年9月29日
发明者刘若鹏, 季春霖, 岳玉涛, 尹小明 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