专利名称：一种偏馈式微波天线的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种天线，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。现有的偏馈式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，因此常规的偏馈式微波天线没有馈源阴影的影响。但是现有偏馈式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。
实用新型内容本实用新型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。本实用新型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核心层，所述核心层由多个折射率分布相同的核心超材料片层构成，所述核心超材料片层包括核心超材料片层基材以及周期排布于所述核心超材料片层基材上的多个第一人造金属微结构，每一第一人造金属微结构和其所附着的部分核心超材料片层基材构成了核心超材料片层的基本单元；所述核心超材料片层上的折射率分布满足规律以一不与核心超材料片层中心点重合的定点为圆心，核心超材料片层上相同半径处的折射率相同，且随着半径的增大，折射率逐渐减小。进一步地，所述馈源与所述第一超材料面板的中心点的连线与水平面形成的角度 θ 为 45°。进一步地，所述馈源与与所述定点的连线垂直于所述第一超材料面板，且所述定点位于所述第一超材料面板边界上。进一步地，所述第一超材料面板边界为四边形，所述定点位于四边形一边中点。进一步地，所述第一超材料面板边界为圆形，所述定点位于圆形圆周上。进一步地，所述核心超材料片层上的折射率分布满足公式[0011]
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核心层，所述核心层由多个折射率分布相同的核心超材料片层构成，所述核心超材料片层包括核心超材料片层基材以及周期排布于所述核心超材料片层基材上的多个第一人造金属微结构，每一第一人造金属微结构和其所附着的部分核心超材料片层基材构成了核心超材料片层的基本单元；所述核心超材料片层上的折射率分布满足规律以一不与核心超材料片层中心重合的定点为圆心，核心超材料片层上相同半径处的折射率相同，且随着半径的增大，折射率逐渐减小。
2.如权利要求1所述的偏馈式微波天线，其特征在于所述馈源与所述第一超材料面板的中心点的连线与水平面形成的角度θ为45°。
3.如权利要求2所述的偏馈式微波天线，其特征在于所述馈源与所述定点的连线垂直于所述第一超材料面板，且所述定点位于所述第一超材料面板边界上。
4.如权利要求3所述的偏馈式微波天线，其特征在于所述第一超材料面板边界为四边形，所述定点位于四边形一边中点。
5.如权利要求3所述的偏馈式微波天线，其特征在于所述第一超材料面板边界为圆形，所述定点位于圆形圆周上。
6.如权利要求3或4或5所述的偏馈式微波天线，其特征在于所述核心超材料片层上的折射率分布满足公式nM_ , L-^L2+r2其中，r为折射率相同的核心超材料片层基本单元中心点连线所形成的圆弧对应的半径值，L为所述馈源到所述第一超材料面板的垂直距离，nfflax为所述核心超材料片层所具有的最大折射率值，d2为所述核心层的厚度。
7.如权利要求3或4或5所述的偏馈式微波天线，其特征在于所述第一超材料面板还包括设置于所述核心层外侧的第一渐变超材料片层至第N渐变超材料片层，所述第N渐变超材料片层紧贴所述核心超材料片层；每一渐变超材料片层包括渐变超材料片层基材以及周期排布于所述渐变超材料片层基材上的多个第二人造金属微结构，每一第二人造金属微结构和其所附着的部分渐变超材料片层基材构成了所述渐变超材料片层的基本单元；渐变超材料片层上的折射率分布满足规律以一定点为圆心，相同半径处的折射率相同，随着半径的增大，折射率从各渐变超材料片层的最大值逐渐减小到最小值，所述定点与所述馈源的连线垂直于渐变超材料片层且所述定点位于所述渐变超材料片层边界上；各渐变超材料片层和核心超材料片层具有相同的折射率最小值。
8.如权利要求7所述的偏馈式微波天线，其特征在于所述核心超材料片层上的折射率分布满足公式nM_ , L-^L2+r2n (O-^max +—~—~U1 jT Aa1其中，r为折射率相同的核心超材料片层基本单元中心点连线所形成的圆弧对应的半径值，L为所述馈源到所述第一超材料面板的垂直距离，nfflax为所述核心超材料片层所具有的最大折射率值，d2为所述核心层的厚度，Cl1为所有的渐变超材料片层所具有的厚度。
9.如权利要求8所述的偏馈式微波天线，其特征在于所述第一渐变超材料片层至第N 渐变超材料片层的折射率分布满足规律Iii (r) = nmin+ (η (r) -nmin) * (i/N)其中，N为渐变超材料片层的总层数，i为第一渐变超材料片层至第N渐变超材料片层所对应的序号，nfflin为所有的渐变超材料片层所具有的相同的最小折射率值。
10.如权利要求8所述的偏馈式微波天线，其特征在于所述第一渐变超材料片层至第 N渐变超材料片层的折射率分布满足规律Hi ω =nfflin+(n(r)/nfflin)(i/N)其中，N为渐变超材料片层的总层数，i为第一渐变超材料片层至第N渐变超材料片层所对应的序号，nfflin为所有的渐变超材料片层所具有的相同的最小折射率值。
11.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一超材料片层构成，所述第一超材料片层包括第一基材以及周期排布于所述第一基材上的第三人造金属微结构；所述第一超材料片层的折射率分布规律满足所述第一超材料片层上的折射率呈圆形分布，圆心位于所述第一超材料片层中心点，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。
专利摘要本实用新型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，馈源与第一超材料面板外表面中心点的连线呈一不等于180°的角度θ。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。本实用新型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，采用本实用新型的天线，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H01Q19/06GK202231153SQ201120266090
公开日2012年5月23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, 杨青 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