专利名称：一种超材料和超材料天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及电磁领域,更具体地说,涉及一种超材料和超材料天线。
背景技术：
在常规的光学器件中，利用透镜能使位于透镜焦点上的点光源辐射出的球面波经过透镜折射后变为平面波。目前透镜的汇聚是依靠透镜的球面形状的折射来实现，如图I所示，辐射器30发出的球面波经过球形的透镜40汇聚后以平面波射出。发明人在实施本发明过程中，发现透镜天线至少存在如下技术问题球形透镜40的体积大而且笨重，不利于小型化的使用；球形透镜40对于形状有很大的依赖性，需要比较精准才能实现天线的定向传播；电磁波反射干扰和损耗比较严重，电磁能量减少。而且，多数透镜天线的折射率的跳变是沿一条简单的且垂直于透镜表面的直线，导致电磁波经过透镜时的折射、衍射和反 射较大，严重影响透镜性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述折射、衍射和反射较大、超材料性能差的缺陷，提供一种闻性能的超材料和超材料天线。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种超材料，设辐射源与所述超材料第一表面上一点的连线与垂直于超材料的直线之间的夹角为9，夹角9唯一对应所述超材料内的一曲面，且夹角9唯一对应的曲面上每一处的折射率均相同；所述超材料的折射率随着夹角e的增大逐渐减小；电磁波经过所述超材料后在所述超材料的第二表面平行射出。在本发明所述的超材料中，所述曲面的折射率分布满足<6) = ^- F(1l—) + nm^d .
5(61) L cos U」其中S( 0 )为所述曲面的母线的弧长，F为所述辐射源到所述超材料的距离，d为所述超材料的厚度；nmax为所述超材料的最大折射率。在本发明所述的超材料中，所述超材料包括至少一个超材料片层，每个片层包括片状的基板和附着在所述基板上的多个人造微结构。在本发明所述的超材料中，每个所述人造微结构为由至少一根金属丝组成的具有几何图案的平面或立体结构。在本发明所述的超材料中，每个所述人造微结构为“工”字形、“十”字形或者椭圆形。本发明还提供一种超材料天线，包括超材料和设置在所述超材料焦点上的辐射源；设辐射源与所述超材料第一表面上一点的连线与垂直于超材料的直线之间的夹角为0，夹角0唯一对应所述超材料内的一曲面，且夹角0唯一对应的曲面上每一处的折射率均相同；所述超材料的折射率随着夹角e的增大逐渐减小；电磁波经过所述超材料后在所述超材料的第二表面平行射出。在本发明所述的超材料天线中，所述曲面的折射率分布满足
权利要求
1.一种超材料，其特征在于，相对设置于辐射源的电磁波传播方向上，设辐射源与所述超材料第一表面上一点的连线与垂直于超材料的直线之间的夹角为9，夹角9唯一对应所述超材料内的一曲面，且夹角9唯一对应的曲面上每一处的折射率均相同；所述超材料的折射率随着夹角e的增大逐渐减小；电磁波经过所述超材料后在所述超材料的第二表面平行射出。
2.根据权利要求I所述的超材料，其特征在于，所述曲面的折射率分布满足 n{0) = F(I----) + nmaxd . 5(6>)L cos6> max」’ 其中s( 0)为所述曲面的母线的弧长，F为所述辐射源到所述超材料的距离，d为所述超材料的厚度；nmax为所述超材料的最大折射率。
3.根据权利要求2所述的超材料，其特征在于，所述超材料包括至少一个超材料片层，每个片层包括片状的基板和附着在所述基板上的多个人造微结构。
4.根据权利要求3所述的超材料，其特征在于，每个所述人造微结构为具有几何图案的平面或立体结构。
5.根据权利要求4所述的超材料，其特征在于，每个所述人造微结构为“十”字形、雪花状。
6.一种超材料天线，其特征在于，包括超材料和设置在所述超材料焦点上的辐射源；设辐射源与所述超材料第一表面上一点的连线与垂直于超材料的直线之间的夹角为e，夹角e唯一对应所述超材料内的一曲面，且夹角0唯一对应的曲面上每一处的折射率均相同；所述超材料的折射率随着夹角e的增大逐渐减小；电磁波经过所述超材料后在所述超材料的第二表面平行射出。
7.根据权利要求6所述的超材料天线，其特征在于，所述曲面的折射率分布满足 n{0) = F(I----) + nmaxd . 5(6>)L cos6> max」’ 其中s( 0)为所述曲面的母线的弧长，F为所述辐射源到所述超材料的距离，d为所述超 材料的厚度；nmax为所述超材料的最大折射率。
8.根据权利要求7所述的超材料天线，其特征在于，所述超材料包括至少一个超材料片 层，每个片层包括片状的基板和附着在所述基板上的多个人造微结构。
9.根据权利要求8所述的超材料天线，其特征在于，每个所述人造微结构为具有几何图案的平面或立体结构。
10.根据权利要求9所述的超材料天线，其特征在于，每个所述人造微结构为“工”字形、雪花状。
全文摘要
本发明涉及一种超材料和超材料天线，相对设置于辐射源的电磁波传播方向上，设辐射源与所述超材料第一表面上一点的连线与垂直于超材料的直线之间的夹角为θ，夹角θ唯一对应所述超材料内的一曲面，且夹角θ唯一对应的曲面上每一处的折射率均相同；所述超材料的折射率随着夹角θ的增大逐渐减小；电磁波经过所述超材料后在所述超材料的第二表面平行射出。通过将超材料的折射率的跳变设计为曲面状，从而大大减少跳变处的折射、衍射和反射效应，减轻了互相干涉带来的问题，使得超材料和超材料天线具有更加优异的性能。
文档编号H01Q19/06GK102800976SQ20111017866
公开日2012年11月28日 申请日期2011年6月29日 优先权日2011年6月29日
发明者刘若鹏, 季春霖, 岳玉涛 申请人:深圳光启高等理工研究院, 深圳光启创新技术有限公司