专利名称：一种点聚焦平板透镜天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，更具体地说，涉及一种点聚焦平板透镜天线。
背景技术：
点聚焦透镜天线通常由波导喇叭天线和透镜组成。其特点是波束在设计的焦点上汇聚形成焦斑。焦距和口径大小可按用户要求定制。两个点聚焦透镜天线的焦点重合时， 两天线之间的传输损耗最小。由于相交的点附近的区域较小，是研究特殊材料和物质在局部的微波透波特性、反射特性的最好方法之一。透镜是点聚焦透镜天线中最重要的部件，但由于传统的点聚焦透镜天线的透镜需要加工复杂的曲面，并且曲面的精度要求很高，因此加工难度大，成本高昂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术中的点聚焦透镜其透镜加工难度大的缺陷，提供一种加工简单的点聚焦平板透镜天线。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种点聚焦平板透镜天线，所述点聚焦平板透镜天线包括一侧开口的外壳、设置在外壳另一侧的馈源及封闭所述外壳开口的超材料平板透镜，所述超材料平板透镜包括靠近馈源的第一平板透镜及与第一平板透镜贴合的第二平板透镜，所述第一平板透镜包括第一核心层，所述第一核心层包括多个厚度相同且折射率分布相同的第一超材料片层，所述第一超材料片层包括第一基材及设置在第一基材上的多个第一人造微结构，所述第二平板透镜包括第二核心层，所述第二核心层包括多个厚度相同且折射率分布相同的第二超材料片层，所述第二超材料片层包括第二基材及设置在第二基材上的多个第二人造微结构，所述第一超材料片层的折射率分Wn1OO满足如下公式
权利要求
1.一种点聚焦平板透镜天线，其特征在于，所述点聚焦平板透镜天线包括一侧开口的外壳、设置在外壳另一侧的馈源及封闭所述外壳开口的超材料平板透镜，所述超材料平板透镜包括靠近馈源的第一平板透镜及与第一平板透镜贴合的第二平板透镜，所述第一平板透镜包括第一核心层，所述第一核心层包括多个厚度相同且折射率分布相同的第一超材料片层，所述第一超材料片层包括第一基材及设置在第一基材上的多个第一人造微结构，所述第二平板透镜包括第二核心层，所述第二核心层包括多个厚度相同且折射率分布相同的第二超材料片层，所述第二超材料片层包括第二基材及设置在第二基材上的多个第二人造微结构，所述第一超材料片层的折射率分Wn1OO满足如下公式
2.如权利要求I所述的点聚焦平板透镜天线，其特征在于，所述第一基材包括片状的第一左基板、第一中基板以及第一右基板，所述多个第一人造微结构夹设在第一左基板与第一中基板之间以及第一中基板与第一右基板之间，所述第二基材包括片状的第二左基板、第二中基板以及第二右基板，所述多个第二人造微结构夹设在第二左基板与第二中基板之间以及第二中基板与第二右基板之间。
3.如权利要求2所述的点聚焦平板透镜天线，其特征在于，所述第一超材料片层的厚度为0. 836_，其中，第一中基板的厚度为0. 4_，第一左基板及第一右基板的厚度均为0.2_，夹设在第一左基板与第一中基板之间的多个第一人造微结构的厚度以及夹设在第一中基板与第一右基板之间的多个第一人造微结构的厚度两者均为0. 018mm，所述第二超材料片层的厚度为0. 836_，其中，第二中基板的厚度为0. 4_，第二左基板及第二右基板的厚度均为0. 2_，夹设在第二左基板与第二中基板之间的多个第二人造微结构的厚度以及夹设在第二中基板与第二右基板之间的多个第二人造微结构的厚度两者均为0. 018mm。
4.如权利要求3所述的点聚焦平板透镜天线，其特征在于，所述第一平板透镜还包括设置在第一核心层靠近馈源一侧表面的第一阻抗匹配层，所述第一阻抗匹配层包括多个厚度相同的第一阻抗匹配层片层，所述第一阻抗匹配层片层包括片状的第一匹配基材以及设置在第一匹配基材上的多个第三人造微结构，所述第一阻抗匹配层片层的折射率分布满足以下公式
5.如权利要求4所述的点聚焦平板透镜天线，其特征在于，所述第二平板透镜还包括设置在第二核心层远离馈源一侧表面的第二阻抗匹配层，所述第二阻抗匹配层包括多个厚度相同的第二阻抗匹配层片层，所述第二阻抗匹配层片层包括片状的第二匹配基材以及设置在第二匹配基材上的多个第四人造微结构，所述第二阻抗匹配层片层的折射率分布满足以下公式
6.如权利要求5所述的点聚焦平板透镜天线，其特征在于，所述第一匹配基材包括片状的第一匹配左基板、第一匹配中基板以及第一匹配右基板，所述多个第三人造微结构夹设在第一匹配左基板与第一匹配中基板之间以及第一匹配中基板与第一匹配右基板之间， 所述第二匹配基材包括片状的第二匹配左基板、第二匹配中基板以及第二匹配右基板，所述多个第四人造微结构夹设在第二匹配左基板与第二匹配中基板之间以及第二匹配中基板与第二匹配右基板之间。
7.如权利要求6所述的点聚焦平板透镜天线，其特征在于，所述第一阻抗匹配层片层的厚度为0. 836_，其中，第一匹配中基板的厚度为0. 4_，第一左匹配基板及第一匹配右基板的厚度均为0. 2_，夹设在第一匹配左基板与第一匹配中基板之间的多个第三人造微结构的厚度以及夹设在第一匹配中基板与第一匹配右基板之间的多个第三人造微结构的厚度两者均为0. 018mm，所述第二阻抗匹配层片层的厚度为0. 836mm，其中，第二匹配中基板的厚度为0. 4_，第二匹配左基板及第二匹配右基板的厚度均为0. 2_，夹设在第二匹配左基板与第二匹配中基板之间的多个第四人造微结构的厚度以及夹设在第二匹配中基板与第二匹配右基板之间的多个第四人造微结构的厚度两者均为0. 018_。
8.如权利要求7所述的点聚焦平板透镜天线，其特征在于，所述超材料平板透镜任一纵截面具有相同的形状与面积，所述点聚焦平板透镜天线的工作频率为8-12GHZ，中心频率为10GHZ，其中馈源等效点到第一平板透镜的距离ss为0. 23m ；第一超材料片层的最大半径为0. 15m,即所述点聚焦平板透镜天线的口径为0. 3m ；第一阻抗匹配层片层的总层数ml为6 ；第一超材料片层的总层数为18 ；第一超材料片层的折射率最小值nmin为I. 469 ；第二平板透镜的焦距d0为0. 6m ;第二阻抗匹配层片层的总层数m2为4 ;第二超材料片层的总层数为9 ；第二超材料片层的折射率最大值n_为4. 2。
9.如权利要求3所述的点聚焦平板透镜天线，其特征在于，所述超材料平板透镜任一纵截面具有相同的形状与面积，所述点聚焦平板透镜天线的工作频率为8-12GHZ，中心频率为10GHZ，其中馈源等效点到第一平板透镜的距离ss为0. 23m ；第一超材料片层的最大半径为0. 15m,即所述点聚焦平板透镜天线的口径为0. 3m ；第一超材料片层的总层数为21 ；第一超材料片层的折射率最小值nmin为I. 469 ；第二平板透镜的焦距d0为0. 6m ;第二超材料片层的总层数为11 ;第二超材料片层的折射率最大值n_为4. 2。
10.如权利要求8或9所述的点聚焦平板透镜天线，其特征在于，所述超材料平板透镜的纵截面为方形、圆形或椭圆形。
11.如权利要求7所述的点聚焦平板透镜天线，其特征在于，所述第一人造微结构、第二人造微结构、第三人造微结构及第四人造微结构均为由铜线或银线构成的金属微结构， 所述金属微结构通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻的方法分别附着在第一基材、 第二基材、第一匹配基材及第二匹配基材上。
12.如权利要求11所述的点聚焦平板透镜天线，其特征在于，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。
13.如权利要求I所述的点聚焦平板透镜天线，其特征在于，所述外壳的内壁上设置有吸波材料。
全文摘要
本发明公开了一种点聚焦平板透镜天线，所述点聚焦平板透镜天线包括一侧开口的外壳、馈源及封闭外壳开口的超材料平板透镜，所述超材料平板透镜包括靠近馈源的第一平板透镜及与第一平板透镜贴合的第二平板透镜，通过设计第一平板透镜与第二平板透镜的折射率分布，实现经馈源发出的电磁波能够汇聚于一点。根据本发明的点聚焦平板透镜天线，传统透镜部分由超材料平板透镜所代替，不需要加工形状复杂、精度要求高的曲面，制造加工更加容易，成本更加低廉。
文档编号H01Q17/00GK102593611SQ20121005109
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月29日 优先权日2012年2月29日
发明者刘若鹏, 季春霖, 岳玉涛, 李星昆 申请人:深圳光启创新技术有限公司