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，副反射面为旋转双叶双曲面的一个曲面。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。由副反射器对辐射源发出的电磁波进行的第一次反射，将电磁波反射到主反射器上，然后再经主反射器第二次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的主反射器加工不易、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提供一种卡塞格伦型超材料天线，包括具有中央通孔的超材料主反射器、设置在中央通孔中的馈源及设置在馈源前方的副反射器，馈源辐射的电磁波依次经过副反射器、超材料主反射器的反射后以平面波的形式出射，所述超材料主反射器包括核心层及设置在核心层后表面的反射层，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基材以及设置在基材上的多个人造微结构，所述副反射器为旋转双叶双曲面的其中一个曲面，所述馈源的相位中心与旋转双叶双曲面的远焦点重合。进一步地，所述旋转双叶双曲面的实轴垂直超材料主反射器。进一步地，所述馈源为波纹喇叭，所述旋转双叶双曲面的实轴通过波纹喇叭的口径面的中心。进一步地，任一核心层片层的折射率分布满足如下公式
权利要求
1.一种卡塞格伦型超材料天线，其特征在于，包括具有中央通孔的超材料主反射器、设置在中央通孔中的馈源及设置在馈源前方的副反射器，馈源辐射的电磁波依次经过副反射器、超材料主反射器的反射后以平面波的形式出射，所述超材料主反射器包括核心层及设置在核心层后表面的反射层，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基材以及设置在基材上的多个人造微结构，所述副反射器为旋转双叶双曲面的其中一个曲面，所述馈源的相位中心与旋转双叶双曲面的远焦点重合。
2.根据权利要求I所述的卡塞格伦型超材料天线，其特征在于，所述旋转双叶双曲面的实轴垂直超材料主反射器。
3.根据权利要求2所述的超材料，其特征在于，所述馈源为波纹喇叭，所述旋转双叶双曲面的实轴通过波纹喇叭的口径面的中心。
4.根据权利要求2所述的卡塞格伦型超材料天线，其特征在于，任一核心层片层的折射率分布满足如下公式 ■nM+ 广2 _ Cs + 以) n(r) = max--—-；2d ■;d=^^_; 2(nmax -nmi )k = floor(^S ^r---)； 其中，n(r)表示该核心层片层上半径为r处的折射率值，该核心层片层的折射率分布圆心即为旋转双叶双曲面的实轴与该核心层片层的交点； s为所述旋转双叶双曲面的近焦点到超材料主反射器的前表面的距离； d为核心层的厚度； Hfflax表示核心层片层上的折射率最大值； Ilmin表示核心层片层上的折射率最小值； λ表示天线中心频率对应的电磁波的波长； floor表示向下取整数。
5.根据权利要求I所述的卡塞格伦型超材料天线，其特征在于，所述基材包括片状的前基板及后基板，所述多个人造微结构夹设在前基板与后基板之间，所述核心层片层的厚度为O. 21-2. 5mm，其中，前基板的厚度为O.后基板的厚度为O.多个人造微结构的厚度为O. 01-0. 5mm。
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，所述核心层片层的厚度为O. 818mm,其中，前基板与后基板的厚度均为O. 4mm,多个人造微结构的厚度为O.018mm。
7.根据权利要求I所述的卡塞格伦型超材料天线，其特征在于，所述人造微结构为金属微结构，所述金属微结构由一条或多条金属线组成，所述金属线为铜线、银线或者铝线，所述基材上的多个人造微结构通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻的方法得到。
8.根据权利要求7所述的卡塞格伦型超材料天线，其特征在于，所述基材上的多个人造微结构由呈平面雪花状的金属微结构的拓扑图案的演变得到，所述呈平面雪花状的金属微结构具有相互垂直平分的第一金属线及第二金属线，所述第一金属线与第二金属线的长度相同，所述第一金属线两端连接有相同长度的两个第一金属分支，所述第一金属线两端连接在两个第一金属分支的中点上，所述第二金属线两端连接有相同长度的两个第二金属分支，所述第二金属线两端连接在两个第二金属分支的中点上，所述第一金属分支与第二金属分支的长度相等。
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，所述呈平面雪花状的金属微结构的每个第一金属分支及每个第二金属分支的两端还连接有完全相同的第三金属分支，相应的第三金属分支的中点分别与第一金属分支及第二金属分支的端点相连。
10.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，所述呈平面雪花状的金属微结构的第一金属线与第二金属线均设置有两个弯折部，所述呈平面雪花状的金属微结构绕第一金属线与第二金属线的交点在金属微结构所处平面内向任意方向旋转90度的图形都与原图重合。
全文摘要
本发明公开了一种卡塞格伦型超材料天线，包括具有中央通孔的超材料主反射器、设置在中央通孔中的馈源及设置在馈源前方的副反射器，馈源辐射的电磁波依次经过副反射器、超材料主反射器的反射后以平面波的形式出射，所述超材料主反射器包括核心层及设置在核心层后表面的反射层，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基材以及设置在基材上的多个人造微结构，所述副反射器为旋转双叶双曲面的其中一个曲面，所述馈源的相位中心与旋转双叶双曲面的远焦点重合。根据本发明的卡塞格伦型超材料天线，由片状的超材料主反射器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H01Q15/02GK102820555SQ20121026846
公开日2012年12月12日 申请日期2012年7月31日 优先权日2012年7月31日
发明者刘若鹏, 季春霖, 岳玉涛, 杨青, 殷俊 申请人:深圳光启创新技术有限公司