[發明專利]一種超材料和超材料天線

有效

• 申請號: 201110176781.6
• 申請日: 2011-06-28
• 公開（公告）號: CN102810751A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 劉若鵬;季春霖;岳玉濤
• 申請（專利權）人: 深圳光啟高等理工研究院;深圳光啟創新技術有限公司
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00;H01Q15/02;H01Q19/06
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技術領域

本發明涉及電磁領域，更具體地說，涉及一種超材料和超材料天線。

背景技術

在常規的光學器件中，利用透鏡能使位于透鏡焦點上的點光源輻射出的球面波經過透鏡折射后變為平面波。目前透鏡的匯聚是依靠透鏡的球面形狀的折射來實現，如圖1所示，輻射器30發出的球面波經過球形的透鏡40匯聚后以平面波射出。發明人在實施本發明過程中，發現透鏡天線至少存在如下技術問題：球形透鏡40的體積大而且笨重，不利于小型化的使用；球形透鏡40對于形狀有很大的依賴性，需要比較精準才能實現天線的定向傳播；電磁波反射干擾和損耗比較嚴重，電磁能量減少。而且，多數透鏡天線的折射率的跳變是沿一條簡單的且垂直于透鏡表面的直線，導致電磁波經過透鏡時的折射、衍射和反射較大，嚴重影響透鏡性能。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述折射、衍射和反射較大、透鏡性能差的缺陷，提供一種高性能的超材料和超材料天線。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種超材料，相對設置于輻射源的電磁波傳播方向上；

設輻射源與所述超材料第一表面上一點的連線與垂直于超材料的直線之間的夾角為θ，夾角θ唯一對應所述超材料內的一曲面，且夾角θ唯一對應的曲面上每一處的折射率均相同，所述曲面的母線為橢圓弧；所述超材料的折射率隨著夾角θ的增大逐漸減小；電磁波經過所述超材料后在每一圓環體的頂面平行射出。

在本發明所述的超材料中，所述曲面的折射率分布滿足：

n(θ)=1S(θ)[F(1-1cosθ)+nmaxd];]]>

其中S(θ)為所述橢圓弧的弧長，F為所述輻射源到所述超材料的距離，d為所述超材料的厚度；n_max為所述超材料的最大折射率。

在本發明所述的超材料中，以經過所述超材料第一表面的中心且垂直于所述超材料的直線為橫坐標軸，以經過所述超材料第一表面的中心且平行于所述第一表面的直線為縱坐標軸，所述橢圓弧所在的橢圓方程為：

(x-d)2a2+(y-c)2b2=1;]]>

且上式中的a、b、c滿足如下關系：