专利名称：一种超材料卫星天线及卫星接收系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，更具体地说，涉及一种超材料卫星天线及卫星接收系统。·
背景技术：
现有的卫星天线，例如卫星电视接收天线，通常采用传统的反射面天线通常为抛物面天线，抛物面天线负责将接收到的信号反射到位于焦点处的信号接收器内。接收从卫星上传来的电磁波信号时，平行的电磁波(由于卫星与地球的距离相当远，其发出的电磁波在到达地面时可认为是平面波)通过抛物面天线反射后，汇聚到信号接收器上。但是，抛物面天线的反射面的曲面加工难度大，精度要求也高，因此，制造麻烦，且成本较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有的卫星天线加工不易、成本高的缺陷，提供一种加工简单、制造成本低的超材料卫星天线。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种超材料卫星天线，所述超材料卫星天线包括信号接收器以及超材料平板，所述超材料平板包括单层核心层及设置在核心层后表面的反射板，所述核心层包括基板及附着在基板前表面的多个人造微结构，所述基板后表面附着有所述反射板；所述反射板为网格状反射板，其包括多片彼此相隔相同间隙的金属片；所述单层核心层的折射率分布满足如下公式
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2O腿 I mm)其中，n(r)表示核心层上半径为r处的折射率值，核心层的折射率分布圆心即为信号接收器等效点在核心层所在平面的投影；s为信号接收器等效点到核心层的垂直距离；η_表示核心层的折射率的最大值；Iiniin表示核心层的折射率的最小值；
λ表示频率为天线中心频率的电磁波的波长；floor表示向下取整。进一步地，所述超材料卫星天线还包括覆盖在人造微结构上的保护膜。进一步地，所述保护膜为PS塑料、PET塑料或HIPS塑料，所述保护膜的厚度为
O.l-2mm。
进一步地，所述核心层的厚度为O. 11-2. 5mm，其中，基板的厚度为O. l_2mm，多个人造微结构的厚度为O. 01-0. 5mm。进一步地，所述核心层的厚度为I. 036mm，其中，基板的厚度均为I. 018mm，多个人造微结构的厚度为O. 018mm。进一步地，每一所述金属片为正方形金属片，其边长为18至20毫米；相邻金属片的间隙为O. 13至O. 18毫米。进一步地，所述人造微结构为由铜线或银线构成的金属微结构，所述金属微结构呈平面雪花状，所述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。进一步地，所述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。进一步地，所述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。根据本发明的超材料卫星天线，通过精确设计核心层的折射率分布，使得从卫星发射过来的电磁波经过平板状的超材料板响应后汇聚于信号接收器；另外，由片状的超材料平板代替传统的抛物面天线，制造加工更加容易，成本更加低廉，另外依此设计的超材料平板整体厚度在毫米级别，相当的轻薄。本发明还提供了一种卫星接收系统，包括卫星天线、连接信号接收器的卫星接收机，所述卫星天线为上述的超材料卫星天线。
图I是本发明的超材料卫星天线的结构示意图；图2是本发明的核心层的结构示意图；图3是本发明的核心层其中一个超材料单元的示意图；图4是本发明的平面雪花状的金属微结构的示意图；图5是图4所示的平面雪花状的金属微结构的一种衍生结构；图6是图4所示的平面雪花状的金属微结构的一种变形结构。图7是平面雪花状的金属微结构的拓扑形状的演变的第一阶段；图8是平面雪花状的金属微结构的拓扑形状的演变的第二阶段；
图9是本发明一种实施例的卫星接收系统的结构示意图；图10是图9的另一视角图；图11为本发明的网格状反射板的结构示意图。
具体实施例方式如图I至图3所示，根据本发明的超材料卫星天线包括设置在信号接收器I后方的超材料平板100，所述超材料平板100包括核心层10及设置在核心层后表面的网格状反射板200，所述核心层10包括基板13及附着在基板13前表面的多个人造微结构12，所述基板13后表面附着有所述网格状反射板200，信号接收器I中轴线Zl与超材料平板100平面的中轴线Z2具有一定的夹角Θ，即图I中的中轴线Zl与直线Z3的夹角(Z3为Zl的平行线)，信号接收器I不在超材料平板平面的中轴线Z2上，实现天线的偏馈。本发明中， 所述超材料平板100任一纵截面具有相同的形状与面积，此处的纵截面是指超材料平板中与超材料平板的中轴线垂直的剖面。所述超材料平板的纵截面为方形、圆形或椭圆形，优选地，所述超材料平板的纵截面为方形，这样得到的超材料平板容易加工，例如300X300mm或450X450mm的正方形，450X475mm的长方形。圆形可以是直径为250、300或450mm的圆形。本发明中，所述核心层片层的折射率分布满足如下公式
权利要求
1.一种超材料卫星天线，其特征在于，所述超材料卫星天线包括信号接收器以及超材料平板，所述超材料平板包括单层核心层及设置在核心层后表面的反射板，所述核心层包括基板及附着在基板前表面的多个人造微结构，所述基板后表面附着有所述反射板；所述反射板为网格状反射板，其包括多片彼此相隔相同间隙的金属片；所述单层核心层的折射率分布满足如下公式
2.根据权利要求I所述的超材料卫星天线，其特征在于，所述超材料卫星天线还包括覆盖在人造微结构上的保护膜。
3.根据权利要求2所述的超材料卫星天线，其特征在于，所述保护膜为PS塑料、PET塑料或HIPS塑料，所述保护膜的厚度为O. l-2mm。
4.根据权利要求I所述的超材料卫星天线，其特征在于，所述核心层的厚度为0.11-2. 5mm,其中，基板的厚度为O.多个人造微结构的厚度为O. 01-0. 5mm。
5.根据权利要求4所述的超材料卫星天线，其特征在于，所述核心层的厚度为 1.036mm,其中，基板的厚度均为I. 018mm,多个人造微结构的厚度为O. 018mm。
6.根据权利要求I所述的超材料卫星天线，其特征在于，每一所述金属片为正方形金属片，其边长为18至20毫米；相邻金属片的间隙为O. 13至O. 18毫米。
7.根据权利要求I所述的超材料卫星天线，其特征在于，所述人造微结构为由铜线或银线构成的金属微结构，所述金属微结构呈平面雪花状，所述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。
8.根据权利要求7所述的超材料卫星天线，其特征在于，所述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。
9.根据权利要求7所述的超材料卫星天线，其特征在于，所述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。
10.一种卫星接收系统，包括卫星天线、连接信号接收器的卫星接收机，其特征在于，所述卫星天线为权利要求I至9任意一项所述的超材料卫星天线。
全文摘要
本发明公开了一种超材料卫星天线，包括设置在信号接收器后方的超材料平板，所述超材料平板包括核心层及设置在核心层后表面的网格反射板，所述核心层包括基板及附着在基板前表面的多个人造微结构，所述基板后表面附着有所述网格反射板，使得卫星发出的电磁波经过超材料平板响应后汇聚于信号接收器内，并且，由片状的超材料平板代替传统的抛物面天线，制造加工更加容易，成本更加低廉，另外依此设计的超材料平板整体厚度在毫米级别，相当的轻薄。本发明还提供了一种卫星接收系统。
文档编号H01Q19/10GK102683821SQ20121013304
公开日2012年9月19日 申请日期2012年4月28日 优先权日2012年4月28日
发明者刘若鹏, 季春霖, 李勇祥, 李星昆, 杨青, 殷俊 申请人:深圳光启创新技术有限公司