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，副反射面为旋转双曲面反射器。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一次反射，将电磁波反射到主反射器上，然后再经主反射器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超材料副反射器，馈源辐射的电磁波依次经过超材料副反射器、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第一核心层及设置在第一核心层后表面的第一反射层，所述第一核心层包括至少一个第一核心层片层，所述第一核心层片层包括第一基材以及设置在第一基材上的多个第一人造微结构，所述超材料副反射器包括第二核心层及设置在第二核心层后表面的第二反射层，所述第二核心层包括至少一个第二核心层片层，所述第二核心层片层包括第二基材以及设置在第二基材上的多个第二人造微结构，所述超材料副反射器具有与旋转双叶双曲面类似的电磁波反射特性，所述超材料副反射器具有近焦点与远焦点，所述远焦点与所述馈源的相位中心重合，所述近焦点与超材料主反射器的焦点重合。进一步地，所述超材料副反射器的中心轴与超材料主反射器的中心轴重合。进一步地，所述馈源为波纹喇叭，所述超材料副反射器的中心轴通过波纹喇叭的口径面的中心。进一步地，任一第一核心层片层的折射率分布满足如下公式
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其中，n(R)表示该第一核心层片层上半径为R处的折射率值，该第一核心层片层的折射率分布圆心即为超材料副反射器的中心轴与该第一核心层片层的交点；s为所述超材料副反射器的近焦点到超材料主反射器的前表面的距离；Cl1为第一核心层的厚度；nmaxl表不第一核心层片层上的折射率最大值；nminl表不第一核心层片层上的折射率最小值；A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。进一步地，任一第二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超材料副反射器，馈源辐射的电磁波依次经过超材料副反射器、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第一核心层及设置在第一核心层后表面的第一反射层，所述第一核心层包括至少一个第一核心层片层，所述第一核心层片层包括第一基材以及设置在第一基材上的多个第一人造微结构，所述超材料副反射器包括第二核心层及设置在第二核心层后表面的第二反射层，所述第二核心层包括至少一个第二核心层片层，所述第二核心层片层包括第二基材以及设置在第二基材上的多个第二人造微结构，所述超材料副反射器具有与旋转双叶双曲面类似的电磁波反射特性，所述超材料副反射器具有近焦点与远焦点，所述远焦点与所述馈源的相位中心重合，所述近焦点与超材料主反射器的焦点重合。
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，所述超材料副反射器的中心轴与超材料主反射器的中心轴重合。
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，所述超材料副反射器的中心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，任一第一核心层片层的折射率分布满足如下公式 其中，n(R)表示该第一核心层片层上半径为R处的折射率值，该第一核心层片层的折射率分布圆心即为超材料副反射器的中心轴与该第一核心层片层的交点；s为所述超材料副反射器的近焦点到超材料主反射器的前表面的距离； Ci1为第一核心层的厚度； nDlMl表不第一核心层片层上的折射率最大值； nDltol表不第一核心层片层上的折射率最小值； 入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4所述的卡塞格伦型超材料天线，其特征在于，任一第二核心层片层的折射率分布满足如下公式
6.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，所述第一基材包括片状的第一前基板及第一后基板，所述多个第一人造微结构夹设在第一前基板与第一后基板之间，所述第一核心层片层的厚度为0. 21-2. 5mm,其中，第一前基板的厚度为0. I-Imm,第一后基板的厚度为0. I-Imm,多个第一人造微结构的厚度为0. 01-0. 5mm。
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，所述第二基材包括片状的第二前基板及第二后基板，所述多个第二人造微结构夹设在第二前基板与第二后基板之间，所述第二核心层片层的厚度为0.21-2. 5mm，其中，第二前基板的厚度为0. 1-lmm，第二后基板的厚度为0. I-Imm,多个第二人造微结构的厚度为0. 01-0. 5mm。
8.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，所述第一人造微结构及第二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，所述多个第一人造微结构及多个第二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分别形成在第一基材及第二基材上。
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，所述第一基材上的多个第一人造微结构及第二基材上的多个第二人造微结构均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。
10.根据权利要求9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。
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超材料副反射器，馈源辐射的电磁波依次经过超材料副反射器、超材料主反射器的反射后以平面波的形式出射，所述超材料副反射器具有与旋转双叶双曲面类似的电磁波反射特性，所述超材料副反射器具有近焦点与远焦点，所述远焦点与所述馈源的相位中心重合，所述近焦点与超材料主反射器的焦点重合。。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H01Q19/06GK102800994SQ20121026855
公开日2012年11月28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