一种便携式卫星天线及其卫星天线接收系统的制作方法与工艺

本发明涉及通信领域，更具体地说，涉及一种便携式卫星天线及其卫星天线接收系统。

背景技术：
传统的卫星天线接收系统是由抛物面反射板、馈源、高频头、卫星接收机组成的卫星地面接收站。抛物面反射板负责将卫星信号反射到位于焦点处的馈源和高频头内。馈源是在抛物面反射板的焦点处设置的一个用于收集卫星信号的喇叭，又称波纹喇叭。其主要功能有两个：一是将天线接收的电磁波信号收集起来，变换成信号电压，供给高频头。二是对接收的电磁波进行极化转换。高频头LNB(亦称降频器)是将馈源送来的卫星信号进行降频和信号放大然后传送至卫星接收机。一般可分为C波段频率LNB(3.7GHz-4.2GHz、18-21V)和Ku波段频率LNB(10.7GHz-12.75GHz、12-14V)。LNB的工作流程就是先将卫星高频讯号放大至数十万倍后再利用本地振荡电路将高频讯号转换至中频950MHz-2050MHz，以利于同轴电缆的传输及卫星接收机的解调和工作。卫星接收机是将高频头输送来的卫星信号进行解调，解调出卫星电视图像或数字信号和伴音信号。接收卫星信号时，平行的电磁波通过抛物面反射板反射后，汇聚到馈源上。通常，抛物面反射板对应的馈源是一个喇叭天线。但是由于抛物面反射板的反射面的曲面加工难度大，精度要求也高，因此，制造麻烦，且成本较高。另外，传统的卫星天线，通常抛物面反射板是不可能收容在其底座中，因此携带非常的不方便。

技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，针对现有的卫星天线不便于携带的缺陷，提供一种不占用太大的空间且便于携带的便携式卫星天线。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种便携式卫星天线，包括馈源、馈源支杆、反射板、固定反射板的框架及反射板仰角调节装置，所述馈源支杆的一端与馈源固定连接，另一端与框架可拆卸地连接，所述反射板仰角调节装置包括与框架铰接的底座及用于将反射板固定在特定仰角的支撑机构，所述支撑机构及框架在反射板与底座成0度夹角时能够收容在底座中。进一步地，所述底座呈U形，包括横杆、具有第一滑槽的第一纵杆及具有第二滑槽的第二纵杆，所述第一纵杆的一端与横杆的一端连接，所述第一纵杆的另一端与框架底部一侧铰接，所述第二纵杆的一端与横杆的另一端连接，所述第二纵杆的另一端与框架底部另一侧铰接，所述支撑机构包括第一支撑杆及第二支撑杆，所述第一支撑杆的下端可相对第一滑槽滑动，所述第一支撑杆的上端与框架中部一侧铰接，所述第二支撑杆的下端可相对第二滑槽滑动，所述第二支撑杆的上端与框架中部另一侧铰接。进一步地，所述框架呈方形，包括上边框、第一侧边框、第二侧边框及下边框，所述第一纵杆的另一端与第一侧边框在第一位置铰接，所述第二纵杆的另一端与第二侧边框在第二位置铰接，所述第一支撑杆的上端与第一侧边框在高于第一位置的第三位置铰接，所述第二支撑杆的上端与第二侧边框在高于第二位置的第四位置铰接。进一步地，所述第一侧边框、第二侧边框及下边框一体成型构成U形边框，所述上边框的两端可拆卸地连接在U形边框的开口处。进一步地，所述U形边框外侧表面向里伸出形成U形凸缘，所述上边框外侧表面向里伸出形成直线凸缘，所述反射板的外缘一侧表面压设在U形凸缘与直线凸缘上，所述反射板的外缘另一侧表面被一环状框条压紧，所述环状框条的外边缘固定在框架上。进一步地，所述第一滑槽的底部开设有第一限位槽，所述第一支撑杆的下端具有一从内侧贯穿第一支撑杆且伸入第一滑槽中的第一螺栓，所述第一螺栓的自由端螺纹连接有一第一定位螺母，所述第一定位螺母在第一限位槽中滑动，所述第二滑槽的底部开设有第二限位槽，所述第二支撑杆的下端具有一从内侧贯穿第二支撑杆且伸入第二滑槽中的第二螺栓，所述第二螺栓的自由端螺纹连接有一第二定位螺母，所述第二定位螺母在第二限位槽中滑动。进一步地，所述框架的上端外侧开设有销孔，所述底座与之相应地的位置设置有弹簧销，弹簧销的头部朝里，以使得所述支撑机构及框架在反射板与底座成0度夹角时弹簧销的头部位于销孔中。进一步地，所述反射板为超材料平面反射板，所述超材料平面反射板包括核心层、设置在核心层一侧表面的反射层，所述核心层包括一个核心层片层或者厚度相同且折射率分布相同的多个核心层片层，每一个核心层片层包括片状的第一基材以及设置在第一基材上的多个第一人造微结构，所述核心层片层的折射率分布满足如下公式：Vseg＝s+λ×NUMseg；其中，n(r)表示核心层片层上半径为r处的折射率值，核心层片层的折射率分布圆心即为馈源等效点在超材料平面反射板外侧表面所在平面的投影，所述圆心与超材料平面反射板的下边沿相距sy；s为馈源等效点到超材料平面反射板的垂直距离；nmax表示核心层片层的折射率的最大值；nmin表示核心层片层的折射率的最小值；λ表示频率为天线中心频率的电磁波的波长；floor表示向下取整。进一步地，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0.1-1mm，第一后基板的厚度为0.1-1mm，多个第一人造微结构的厚度为0.01-0.5mm。进一步地，所述超材料平面反射板还包括设置在核心层另一侧表面的阻抗匹配层，所述阻抗匹配层包括一个阻抗匹配层片层或者厚度相同的多个阻抗匹配层片层，所述阻抗匹配层片层包括片状的第二基材以及设置在第二基材上的多个第二人造微结构，所述阻抗匹配层片层的折射率分布满足如下公式：其中，ni(r)表示阻抗匹配层片层上半径为r处的折射率值，阻抗匹配层片层的折射率分布圆心即为馈源等效点在相应的阻抗匹配层片层外侧表面所在平面的投影；其中，i表示阻抗匹配层片层的编号，靠近馈源的阻抗匹配层片层的编号为m，由馈源向核心层方向，编号依次减小，靠近核心层的阻抗匹配层片层的编号为1；上述的nmax、nmin分别与核心层片层的折射率的最大值、最小值相同；d1为阻抗匹配层的厚度；d2为核心层的厚度。进一步地，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，所述阻抗匹配层片层的厚度为0.21-2.5mm，其中，第二前基板的厚度为0.1-1mm，第二后基板的厚度为0.1-1mm，多个第二人造微结构的厚度为0.01-0.5mm。进一步地，所述第一人造微结构及第二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及第二基材上。进一步地，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。进一步地，所述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。进一步地，所述平面雪花状的金属微结构的第一金属线与第二金属线均设置有两个弯折部，所述平面雪花状的金属微结构绕垂直于第一金属线与第二金属线交点的轴线向任意方向旋转90度的图形都与原图重合。根据本发明的便携式卫星天线，支撑机构及框架在反射板与底座成0度夹角时能够收容在底座中，因此便于携带。另外，由于通过精确设计核心层的折射率分布，使得特定角度的平面波经超材料平面反射板后能够在馈源处汇聚，因此可以由片状的超材料平面反射板代替传统的抛物面反射板，制造加工更加容易，成本更加低廉，另外依此设计的超材料平面反射板整体厚度在毫米级别，相当的轻薄。本发明还提供了一种卫星天线接收系统，包括连接馈源的高频头及与高频头连接的卫星接收机，所述卫星天线接收系统还包括上述的便携式卫星天线。附图说明图1是本发明的超材料平面反射板汇聚电磁波的示意图；图2是本发明的核心层片层其中一个超材料单元的透视示意图；图3是本发明的核心层片层的结构示意图；图4是本发明的阻抗匹配层片层的结构示意图；图5是本发明的平面雪花状的金属微结构的示意图；图6是图5所示的平面雪花状的金属微结构的一种衍生结构；图7是图5所示的平面雪花状的金属微结构的一种变形结构。图8是平面雪花状的金属微结构的拓扑形状的演变的第一阶段；图9是平面雪花状的金属微结构的拓扑形状的演变的第二阶段；图10是本发明一种实施例的便携式卫星天线的结构示意图；图11是图10的另一视角图；图12是本发明一种实施例的便携式卫星天线作为发射天线时的仿真图；图13是本发明一种实施例的便携式卫星天线作为接收天线时的仿真图。具体实施方式根据本发发明的便携式卫星天线，包括馈源、馈源支杆、反射板、固定反射板的框架及反射板仰角调节装置，所述馈源支杆的一端与馈源固定连接，另一端与框架可拆卸地连接，所述反射板仰角调节装置包括与框架铰接的底座及用于将反射板固定在特定仰角的支撑机构，所述支撑机构及框架在反射板与底座成0度夹角时能够收容在底座中。如图10至11所示，为本发明一种实施例的便携式卫星天线，包括馈源1、馈源支杆2、反射板100、固定反射板100的框架3及反射板仰角调节装置，所述馈源支杆2的一端与馈源1固定连接，另一端与框架3可拆卸地连接，以便于在携带中将馈源拆下。所述反射板仰角调节装置包括与框架3铰接的底座4及用于将反射板100固定在特定仰角的支撑机构，所述支撑机构及框架4在反射板与底座成0度夹角时能够收容在底座4中。本实施中，所述底座4呈U形，包括横杆43、具有第一滑槽HC1的第一纵杆41及具有第二滑槽HC2的第二纵杆42，所述第一纵杆41的一端与横杆43的一端连接，所述第一纵杆41的另一端与框架3底部一侧铰接，所述第二纵杆42的一端与横杆43的另一端连接，所述第二纵杆42的另一端与框架3底部另一侧铰接，所述支撑机构包括第一支撑杆51及第二支撑杆52，所述第一支撑杆51的下端可相对第一滑槽HC1滑动，所述第一支撑杆51的上端与框架中部一侧铰接，所述第二支撑杆52的下端可相对第二滑槽滑动，所述第二支撑杆52的上端与框架中部另一侧铰接。优选地，所述框架3呈方形，包括上边框33、第一侧边框31、第二侧边框32及下边框34，所述第一纵杆41的另一端与第一侧边框31在第一位置W1铰接，所述第二纵杆42的另一端与第二侧边框32在第二位置W2铰接，所述第一支撑杆51的上端与第一侧边框31在高于第一位置W1的第三位置W3铰接，所述第二支撑杆52的上端与第二侧边框32在高于第二位置W2的第四位置W4铰接。优选地，所述第一侧边框31、第二侧边框32及下边框34一体成型构成U形边框，所述上边框33的两端可拆卸地连接在U形边框的开口处。优选地，所述U形边框外侧表面向里伸出形成U形凸缘，所述上边框外侧表面向里伸出形成直线凸缘，所述反射板100的外缘一侧表面压设在U形凸缘与直线凸缘上，所述反射板的外缘另一侧表面被一环状框条6压紧，所述环状框条6的外边缘固定在框架3上。U形凸缘与直线凸缘是用来对反射板限位用的，图中并未示出，但是本领域的技术人员在阅读上述文字后应当能够毫无疑义的得到。优选地，所述第一滑槽HC1的底部开设有第一限位槽XW1，所述第一支撑杆51的下端具有一从内侧贯穿第一支撑杆51且伸入第一滑槽HC1中的第一螺栓511，所述第一螺栓511的自由端螺纹连接有一第一定位螺母512，所述第一定位螺母512在第一限位槽XW1中滑动，所述第二滑槽HC2的底部开设有第二限位槽XW2，所述第二支撑杆52的下端具有一从内侧贯穿第二支撑杆52且伸入第二滑槽HC2中的第二螺栓521，所述第二螺栓521的自由端螺纹连接有一第二定位螺母(图中未示出，功能原理同第一定位螺母)，所述第二定位螺母在第二限位槽XW2中滑动。当调整好卫星天线的仰角后(即反射板与底座之间的夹角)，即可转动第一螺栓及第二螺栓，由于第一螺母与第二螺母的外周被限定了，所以第一螺母与第二螺母都不能转动，只能是分别压紧在第一限位槽及第二限位槽的外侧壁上，即可实现将反射板定位在一特定的角度，如果底座是放置在水平面上的话，则此夹角就是天线的仰角(相对某一特定区域，某一特定卫星)。优选地，所述框架3的上端外侧开设有销孔XK，所述底座4与之相应地的位置设置有弹簧销7，弹簧销的头部71朝里，以使得所述支撑机构及框架在反射板与底座成0度夹角时弹簧销的头部71位于销孔XK中，图中只示出了第一侧边框31上的一个销孔，第二侧边框上相应的也设置有销孔，从图中位置无法看到，另外图中只示出了第一纵杆41上的弹簧销7的头部，以及第二纵杆42上相应设置的弹簧销7的尾部，但是本领域的技术人员应当可以很容易地联想到看不到的部分。本实施例中，所述反射板100为超材料平面反射板，如图1至图3所示，根据本发明的便携式卫星天线包括设置在馈源1后方的超材料平面反射板100，所述超材料平面反射板100的下边沿与馈源1的上端处于同一水平。所述超材料平面反射板100包括核心层10及设置在核心层一侧表面上的反射层200，所述核心层10包括一个核心层片层或者厚度相同且折射率分布相同的多个核心层片层11，所述核心层片层包括片状的第一基材13以及设置在第一基材13上的多个第一人造微结构12，馈源中轴线Z1与超材料平面反射板100的中轴线Z2具有一定的夹角θ，即图1中的中轴线Z1与直线Z3的夹角(Z3为Z1的平行线)，馈源1不在超材料平面反射板100的中轴线Z2上，实现了天线的偏馈。另外馈源为传统的波纹喇叭。另外，本发明中，反射层为具有光滑的表面的金属反射板，例如可以是抛光的铜板、铝板或铁板等，也可是PEC(理想电导体)反射面，当然也可以是金属涂层。本发明中，所述超材料平面反射板100任一纵截面具有相同的形状与面积，此处的纵截面是指超材料平面反射板中与超材料平面反射板的中轴线垂直的剖面。所述超材料平面反射板的纵截面为方形、圆形或椭圆形，优选地，所述超材料平面反射板的纵截面为方形，这样得到的超材料平面反射板容易加工，例如300X300mm或450X450mm的正方形。圆形可以是直径为250、300或450mm的圆形。本发明中，所述核心层片层的折射率分布满足如下公式：Vseg＝s+λ*NUMseg(2)；其中，n(r)表示核心层片层上半径为r处的折射率值；核心层片层的折射率分布圆心O1即为馈源等效点X在超材料平面反射板外侧表面所在平面的投影，所述圆心O1与超材料平面反射板的下边沿相距sy；s为馈源等效点X到超材料平面反射板的垂直距离；此处馈源的等效点X实际上就是天线的馈点(电磁波在馈源中发生聚焦的点)；馈源中轴线Z1与超材料平面反射板100的中轴线Z2的夹角θ发生变化时，s也会发生细微变化。nmax表示核心层片层的折射率的最大值；nmin表示核心层片层的折射率的最小值；λ表示频率为天线中心频率的电磁波的波长；floor表示向下取整，例如，当(r处于某一数值范围)大于等于0小于1时，NUMseg取0，当(r处于某一数值范围)大于等于1小于2时，NUMseg取1，依此类推。由公式(1)至公式(4)所确定的超材料平面反射板，能够使得馈源发出的电磁波经超材料平面反射板后能够以平面波的形式出射；同样，如图1所示，由公式(1)至公式(4)所确定的超材料平面反射板，能够使得卫星发出的电磁波(到达地面时可认为是平面波)经超材料平面反射板后能够在馈源的等效点X处发生汇聚；当然，在接收卫星天线信号时，超材料平面反射板的法线方向是朝向所要接收的卫星的，至于如何使得超材料平面反射板的法线方向朝向所要接收信号的卫星，则涉及到传统的卫星天线调试的问题，即关于天线方位角与俯仰角的调节，其均为公知常识，此处不再述说。本发明中，如图3所示，所述第一基材13包括片状的第一前基板131及第一后基板132，所述多个第一人造微结构12夹设在第一前基板131与第一后基板132之间。所述核心层片层的厚度为0.5-2mm，其中，第一前基板的厚度为0.5-1mm，第一后基板的厚度为0.5-1mm，多个第一人造微结构的厚度为0.01-0.5mm。优选地，所述核心层片层的厚度为1.018mm，其中，第一前基板及第一后基板的厚度均为0.5mm，多个第一人造微结构的厚度为0.018mm。本发明中，所述超材料平面反射板100还包括设置在核心层10另一侧表面的阻抗匹配层20，阻抗匹配层的作用是实现从空气到核心层10的阻抗匹配，以减少空气与超材料相接处的电磁波反射，降低电磁波能量的损失，提高卫星电视信号强度，所述阻抗匹配层20包括一个阻抗匹配层片层或者厚度相同的多个阻抗匹配层片层21，所述阻抗匹配层片层21包括片状的第二基材23以及设置在第二基材23上的多个第二人造微结构(图中未标示)，所述阻抗匹配层片层的折射率分布满足如下公式：λ＝(nmax-nmin)*(d1+2*d2)(6)；其中，ni(r)表示阻抗匹配层片层上半径为r处的折射率值，阻抗匹配层片层的折射率分布圆心即为馈源等效点在相应的阻抗匹配层片层外侧表面所在平面的投影；其中，i表示阻抗匹配层片层的编号，靠近馈源的阻抗匹配层片层的编号为m，由馈源向核心层方向，编号依次减小，靠近核心层的阻抗匹配层片层的编号为1；上述的nmax、nmin分别与核心层片层的折射率的最大值、最小值相同；d1为阻抗匹配层的厚度，即阻抗匹配层片层的厚度与层数的乘积。d2为核心层的厚度，即核心层片层的厚度与层数的乘积。本发明中，所述第二基材23包括片状的第二前基板231及第二后基板232，所述多个第二人造微结构夹设在第二前基板231与第二后基板232之间。所述阻抗匹配层片层的厚度为0.21-2.5mm，其中，第一前基板的厚度为0.1-1mm，第一后基板的厚度为0.1-1mm，多个第一人造微结构的厚度为0.01-0.5mm。优选地，所述阻抗匹配层片层的厚度为1.018mm，其中，第二前基板及第二后基板的厚度均为0.5mm，多个第二人造微结构的厚度为0.018mm。公式(6)用于确定核心层与匹配层的厚度，当核心层的厚度确定后，利用公式(6)即可得到匹配层的厚度，用此厚度除以每层的厚度即得到阻抗匹配层的层数m。本发明中，所述超材料平面反射板任一纵截面具有相同的形状与面积，即核心层与匹配层具有相同的形状与面积的纵截面，此处的纵截面是指超材料平面反射板中与超材料平面反射板的中轴线垂直的剖面。所述超材料平面反射板的纵截面为方形、圆形或椭圆形，优选地，所述超材料平面反射板的纵截面为方形，这样得到的超材料平面反射板容易加工。优选地，本发明的超材料平面反射板的纵截面为边长为450mm的正方形。在本发明的一个实施例中，所述便携式卫星天线有如下参数：所述便携式卫星天线的中心频率为11.95GHZ；工作频段为11.7至12.2；馈源等效点到超材料平面反射板的垂直距离s为为276.8mm；核心层片层的折射率分布圆心与超材料平面反射板的下边沿的距离sy为22.3mm；馈源中轴线与超材料平面反射板法线方向所成的夹角θ为40度；核心层片层的层数为2层，核心层的厚度d2为2.036mm；阻抗匹配层片层的层数为4层，阻抗匹配层的厚度d1为4.072mm；核心层片层的折射率的最大值nmax为5.575；核心层片层的折射率的最小值nmin为1.6355。具备上述参数的便携式卫星天线在作为发射天线使用时(即馈源作为辐射源，超材料平面反射板的作用是将馈源发出的平面波经超材料平面反射板后以平面波的形式出射)，如图12所示，可以看出出射波有很明显的平面波现象。具备上述参数的便携式卫星天线在作为接收天线使用时(即馈源作为集波器，超材料平面反射板的作用是将从卫星发出的电磁波(到达地面时可认为是平面波)经超材料平面反射板后汇聚到馈源的点效点处)，如图13所示，可以看出在馈源等效点的位置有很明显的电磁波汇聚现象。图12与图13所示的效果图可以通过CST、MATLAB、COMSOL等仿真软件得到。馈源等效点X与超材料平面反射板的相对位置由s、θ及sy共同确定，通常，馈源等效点是选在馈源中轴线Z1上，馈源等效点的位置与馈源的口径有关，例如可以是与馈源口径中点Y相距ds的位置(ds即为图1中的X点到Y点的距离)，作为一个实施例，所述ds等于5mm，实际上在设计中，ds与θ有关，随着θ的不同，馈源等效点X位置也不同，即ds有所不同，但是，馈源等效点仍然在馈源中轴线Z1上。本发明中，所述第一人造微结构、第二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。优选地，所述第一人造微结构、第二人造微结构均为图5所示的平面雪花状的金属微结构通过拓扑形状演变得到的多个不同的拓扑形状的金属微结构。本发明中，核心层片层可以通过如下方法得到，即在第一前基板与第一后基板的任意一个的表面上覆铜，再通过蚀刻的方法得到多个第一金属微结构(多个第一金属微结构的形状与排布事先通过计算机仿真获得)，最后将第一前基板与第一后基板分别压合在一起，即得到本发明的核心层片层，压合的方法可以是直接热压，也可以是利用热熔胶连接，当然也可是其它机械式的连接，例如螺栓连接。同理，阻抗匹配层片层也可以利用相同的方法得到。然后分别将多个核心层片层压合一体，即形成了本发明的核心层；同样，将多个阻抗匹配层片层压合一体，即形成了本发明的阻抗匹配层；将核心层、阻抗匹配层、反射层压合一体即得到本发明的超材料平面反射板。本发明中，所述第一基材、第二基材由陶瓷材料、高分子材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料等制得。高分子材料可选用的有F4B复合材料、FR-4复合材料、PS(聚苯乙烯)等。图5所示为平面雪花状的金属微结构的示意图，所述的雪花状的金属微结构具有相互垂直平分的第一金属线J1及第二金属线J2，所述第一金属线J1与第二金属线J2的长度相同，所述第一金属线J1两端连接有相同长度的两个第一金属分支F1，所述第一金属线J1两端连接在两个第一金属分支F1的中点上，所述第二金属线J2两端连接有相同长度的两个第二金属分支F2，所述第二金属线J2两端连接在两个第二金属分支F2的中点上，所述第一金属分支F1与第二金属分支F2的长度相等。图6是图5所示的平面雪花状的金属微结构的一种衍生结构。其在每个第一金属分支F1及每个第二金属分支F2的两端均连接有完全相同的第三金属分支F3，并且相应的第三金属分支F3的中点分别与第一金属分支F1及第二金属分支F2的端点相连。依此类推，本发明还可以衍生出其它形式的金属微结构。图7是图5所示的平面雪花状的金属微结构的一种变形结构，此种结构的金属微结构，第一金属线J1与第二金属线J2不是直线，而是弯折线，第一金属线J1与第二金属线J2均设置有两个弯折部WZ，但是第一金属线J1与第二金属线J2仍然是垂直平分，通过设置弯折部的朝向与弯折部在第一金属线与第二金属线上的相对位置，使得图7所示的金属微结构绕垂直于第一金属线与第二金属线交点的轴线向任意方向旋转90度的图形都与原图重合。另外，还可以有其它变形，例如，第一金属线J1与第二金属线J2均设置多个弯折部WZ。本发明中，所述核心层片层11可以划分为阵列排布的多个如图2所示的超材料单元D，每个超材料单元D包括前基板单元U、后基板单元V及设置在基板单元U、后基板单元V之间的第一人造微结构12，通常超材料单元D的长宽高均不大于五分之一波长，优选为十分之一波长，因此，根据天线的工作频率可以确定超材料单元D的尺寸。图2为透视的画法，以表示第一人造微结构的超材料单元D中的位置，如图2所示，所述第一人造微结构夹于基板单元U、后基板单元V之间，其所在表面用SR表示。已知折射率其中μ为相对磁导率，ε为相对介电常数，μ与ε合称为电磁参数。实验证明，电磁波通过折射率非均匀的介质材料时，会向折射率大的方向偏折。在相对磁导率一定的情况下(通常接近1)，折射率只与介电常数有关，在第一基材选定的情况下，利用只对电场响应的第一人造微结构可以实现超材料单元折射率的任意值(在一定范围内)，在该天线中心频率下，利用仿真软件，如CST、MATLAB、COMSOL等，通过仿真获得某一特定形状的人造微结构(如图5所示的平面雪花状的金属微结构)的介电常数随着拓扑形状的变化折射率变化的情况，即可列出一一对应的数据，即可设计出我们需要的特定折射率分布的核心层片层11，同理可以得到阻抗匹配层片层的折射率分布。本发明中，核心层片层的结构设计可通过计算机仿真(CST仿真)得到，具体如下：(1)确定第一金属微结构的附着基材(第一基材)。例如介电常数为2.7的介质基板，介质基板的材料可以是FR-4、F4b或PS。(2)确定超材料单元的尺寸。超材料单元的尺寸的尺寸由天线的中心频率得到，利用频率得到其波长，再取小于波长的五分之一的一个数值做为超材料单元D的长度CD与宽度KD。本发明中，对应于11.95G的中心频率，所述超材料单元D为如图2所示的长CD与宽KD均为2.8mm、厚度HD为1.018mm的方形小板。(3)确定金属微结构的材料及拓扑结构。本发明中，金属微结构的材料为铜，金属微结构的拓扑结构为图5所示的平面雪花状的金属微结构，其线宽W各处一致；此处的拓扑结构，是指拓扑形状演变的基本形状。(4)确定金属微结构的拓扑形状参数。如图5所示，本发明中，平面雪花状的金属微结构的拓扑形状参数包括金属微结构的线宽W，第一金属线J1的长度a，第一金属分支F1的长度b。(5)确定金属微结构的拓扑形状的演变限制条件。本发明中，金属微结构的拓扑形状的演变限制条件有，金属微结构之间的最小间距WL(即如图5所示，金属微结构与超材料单元的长边或宽边的距离为WL/2)，金属微结构的线宽W，超材料单元的尺寸；由于加工工艺限制，WL大于等于0.1mm，同样，线宽W也是要大于等于0.1mm。第一次仿真时，WL可以取0.1mm，W可以取0.3mm，超材料单元的尺寸为长与宽为2.8mm，厚度为1.018mm，此时金属微结构的拓扑形状参数只有a和b两个变量。金属微结构的拓扑形状通过如图7至图8所示的演变方式，对应于某一特定频率(例如11.95GHZ)，可以得到一个连续的折射率变化范围。具体地，所述金属微结构的拓扑形状的演变包括两个阶段(拓扑形状演变的基本形状为图5所示的金属微结构)：第一阶段：根据演变限制条件，在b值保持不变的情况下，将a值从最小值变化到最大值，此演变过程中的金属微结构均为“十”字形(a取最小值时除外)。本实施例中，a的最小值即为0.3mm(线宽W)，a的最大值为(CD-WL)。因此，在第一阶段中，金属微结构的拓扑形状的演变如图8所示，即从边长为W的正方形JX1，逐渐演变成最大的“十”字形拓扑形状JD1。在第一阶段中，随着金属微结构的拓扑形状的演变，与其对应的超材料单元的折射率连续增大(对应天线一特定频率)。第二阶段：根据演变限制条件，当a增加到最大值时，a保持不变；此时，将b从最小值连续增加到最大值，此演变过程中的金属微结构均为平面雪花状。本实施例中，b的最小值即为0.3mm，b的最大值为(CD-WL-2W)。因此，在第二阶段中，金属微结构的拓扑形状的演变如图9所示，即从最大的“十”字形拓扑形状JD1，逐渐演变成最大的平面雪花状的拓扑形状JD2，此处的最大的平面雪花状的拓扑形状JD2是指，第一金属分支J1与第二金属分支J2的长度b已经不能再伸长，否则第一金属分支与第二金属分支将发生相交。在第二阶段中，随着金属微结构的拓扑形状的演变，与其对应的超材料单元的折射率连续增大(对应天线一特定频率)。通过上述演变得到超材料单元的折射率变化范围如果满足设计需要(即此变化范围包含了nmin-nmax的范围)。如果上述演变得到超材料单元的折射率变化范围不满足设计需要，例如最大值太小，则变动WL与W，重新仿真，直到得到我们需要的折射率变化范围。根据公式(1)至(6)，将仿真得到的一系列的超材料单元按照其对应的折射率排布以后(实际上就是不同拓扑形状的多个第一人造微结构在第一基材上的排布)，即能得到本发明的核心层片层。同理，可以得到本发明的阻抗匹配层片层。另外，本发明还提供本发明还提供了一种卫星天线接收系统，包括连接馈源1的高频头及与高频头通过电缆连接的卫星接收机(图中未标示)以及本发明的便携式卫星天线。本发明中，所述馈源1为传统的波纹喇叭。卫星接收机与高频头也均为现有的技术，此处不再述说。另外，本发明中，所用高频头的输入频率为11.7～12.2GHz，输出频率为950～1450MHz，可收看大部分Ku波段卫星电视。例如同洲电子的CL11R一体化高频头。卫星接收机，例如可以采用同洲电子的N6188，用于接收中星9号的卫星电视信号。上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。