一种超材料天线反射面的制备方法与流程

本发明涉及超材料技术领域，尤其涉及一种超材料天线反射面的制备方法。

背景技术：
光，作为电磁波的一种，其在穿过玻璃的时候，因为光线的波长远大于原子的尺寸，因此可以用玻璃的整体参数，例如折射率，而不是组成玻璃的原子的细节参数来描述玻璃对光线的响应。相应的，在研究材料对其他电磁波响应的时候，材料中任何尺度远小于电磁波波长的结构对电磁波的响应也可以用材料的整体参数，例如介电常数ε和磁导率μ来描述。通过设计材料每点的结构使得材料各点的介电常数和磁导率都相同或者不同从而使得材料整体的介电常数和磁导率呈一定规律排布，规律排布的磁导率和介电常数即可使得材料对电磁波具有宏观上的响应，例如汇聚电磁波、发散电磁波等。该类具有规律排布的磁导率和介电常数的材料称之为超材料。如图1所示，图1为构成超材料的基本单元的立体结构示意图。超材料的基本单元包括人造微结构2以及该人造微结构附着的基材1。人造微结构可为人造金属微结构，人造金属微结构具有能对入射电磁波电场和/或磁场产生响应的平面或立体拓扑结构，改变每个超材料基本单元上的人造金属微结构的图案和/或尺寸即可改变每个超材料基本单元对入射电磁波的响应。人造微结构2上还可覆盖有覆盖层3，覆盖层3、人造微结构2以及基材1构成超材料的基本单元。多个超材料基本单元按一定规律排列即可使得超材料对电磁波具有宏观的响应。由于超材料整体需对入射电磁波有宏观电磁响应因此各个超材料基本单元对入射电磁波的响应需形成连续响应，这要求每一超材料基本单元的尺寸小于入射电磁波波长的五分之一，优选为入射电磁波波长的十分之一。本段描述中，我们人为的将超材料整体划分为多个超材料基本单元，但应知此种划分方法仅为描述方便，不应看成超材料由多个超材料基本单元拼接或组装而成，实际应用中超材料是将人造金属微结构周期排布于基材上即可构成，工艺简单且成本低廉。周期排布即指上述人为划分的各个超材料基本单元上的人造金属微结构能对入射电磁波产生连续的电磁响应。现有的超材料的制备方法均为通过在刚性PCB板上周期排布人造金属微结构构成。当利用超材料能调制电磁波的功能用来制作超材料天线时，偏馈天线和后馈天线均需要将电磁波反射出去，反射电磁波的反射面如何和超材料有效结合成为亟待解决的问题。

技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种工艺简单、减少能耗、节约成本的超材料天线反射面的制备方法。本发明解决其技术问题采用的技术方案是，提出一种超材料天线反射面的制备方法，其包括步骤：采用冷裱机在室温环境下将胶膜覆盖于超材料天线板后表面；覆好胶膜的超材料天线板放入真空机中抽真空；采用冷裱机在室温环境下将金属箔覆盖于所述胶膜上。进一步地，所述胶膜材质为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚酯、特氟龙、有机硅、环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯、酚醛或乙烯-醋酸乙烯共聚物。进一步地，所述金属箔为铜箔或铝箔。进一步地，所述超材料天线为前馈式超材料天线，馈源中轴线穿过所述超材料天线板中点，所述超材料天线板包括基材以及周期排布于基材上的多个人造金属微结构。进一步地，所述超材料天线板上，以其中心点为圆心，相同半径r处的折射率分布n(r)可为：其中，ss为馈源距所述超材料天线板前表面的垂直距离，λ为馈源辐射的电磁波的波长，nmax为所述超材料天线板的最大折射率值，nmin为所述超材料天线板的最小折射率值。进一步地，所述超材料天线板上，以其中心点为圆心，相同半径r处的折射率分布n(r)可为：其中，ss为馈源距所述超材料天线板前表面的垂直距离，l为所述超材料天线板的长度，nmax为所述超材料天线板的最大折射率值，nmin为所述超材料天线板的最小折射率值。进一步地，所述超材料天线为偏馈式超材料天线，馈源中轴线不穿过所述超材料天线板中心点，所述超材料天线板包括基材以及周期排布于基材上的多个人造金属微结构。进一步地，所述超材料天线板上，以所述馈源口径面中心点在所述超材料天线板平面上的投影点为圆心，相同半径r处的折射率分布n(r)′可为：其中，L为馈源的口径面中心点距超材料天线板前表面的垂直距离，d为超材料天线板的厚度，nmax为超材料天线板的最大折射率值。进一步地，所述人造金属微结构的呈平面雪花状，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，所述人造金属微结构的呈平面雪花状，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。本发明采用冷裱机在室温环境下完成超材料反射面的制备，减少了能耗、节约生产成本且制备工艺简单。附图说明图1为构成超材料的基本单元的结构示意图；图2为前馈式超材料天线的结构示意图；图3为偏馈式超材料天线的结构示意图；图4为本发明一实施例中的人造微结构的拓扑图案；图5为图4所示拓扑图案的一种衍生结构；图6为图4所示拓扑图案的一种变形结构；图7为平面雪花状的金属微结构的拓扑形状演变的第一阶段；图8为平面雪花状的金属微结构的拓扑形状演变的第二阶段；图9为本发明一实施例中超材料天线反射面的制备工艺流程图。具体实施方式采用超材料原理制备超材料天线时，首先需要根据馈源所在位置确定天线为前馈式天线、后馈式天线还是偏馈式天线。当采用前馈式天线和偏馈式天线时，需要在超材料远离馈源的表面贴附反射板。如图2和图3所示，图2为前馈式超材料天线的结构示意图，其包括馈源10、超材料天线板30以及反射面20，馈源10的中轴线穿过超材料天线板30的中点。馈源10辐射电磁波被超材料天线板30调制后再被反射面20反射，最终以平面波形式出射出去。为达到该效果，超材料天线板30上的折射率分布可为多种不同的形式。例如以超材料天线板中心点为圆心，相同半径r处的折射率分布可为：其中，ss为馈源距所述超材料天线板前表面的垂直距离，λ为馈源辐射的电磁波的波长，nmax为所述超材料天线板的最大折射率值，nmin为所述超材料天线板的最小折射率值。以超材料天线板中心点为圆心，相同半径r处的折射率分布也可为：其中，ss为馈源距所述超材料天线板前表面的垂直距离，l为所述超材料天线板的长度，nmax为所述超材料天线板的最大折射率值，nmin为所述超材料天线板的最小折射率值。超材料天线板30上的折射率分布并不以上述描述为限，只要能达到将电磁波以平面波形式反射出去即可。如图3所示，图3为偏馈式超材料天线的结构示意图，其包括馈源10’、超材料天线板30’以及反射面20’，馈源10’的中轴线不指向超材料天线板30’的中心点。超材料天线板30’上的折射率分布同样可为多种不同的形式。例如以馈源10’口径面中心点在超材料天线板30’平面的投影点为圆心，半径为r处的折射率分布可为：其中，L为馈源10’的口径面中心点距超材料天线板30’前表面的垂直距离，d为超材料天线板30’的厚度，nmax为超材料天线板30’的最大折射率值。超材料天线板30’上的折射率分布并不以上述描述为限，只要能达到将电磁波以平面波形式反射出去即...