[發(fā)明專利]一種前饋式雷達(dá)天線

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110210340.3
• 申請日: 2011-07-26
• 公開（公告）號: CN102904038A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉若鵬;季春霖;岳玉濤;李雙雙
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳光啟高等理工研究院;深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00;H01Q15/23;H01Q19/06;H01Q19/10
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雷達(dá)天線領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種使用超材料的前饋式雷達(dá)天線。

背景技術(shù)

如圖1所示，前饋式拋物面天線包括饋源1、主反射面2以及支架3，所述饋源1安裝于主反射面2的焦點(diǎn)處，饋源1的口面與主反射面2的口面相對，由主反射面2反射的電磁波集中射入饋源內(nèi)。前饋式拋物面天線的優(yōu)點(diǎn)是饋源對空中電磁波的遮擋小，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，安裝調(diào)試容易，但是大口徑的前饋式拋物面天線具有如下缺點(diǎn)：安裝調(diào)試高頻頭部不方便，而且高頻頭位于拋物面焦點(diǎn)處，太陽光有時候被聚焦到高頻頭上，使高頻頭的溫度升高，降低了信號的信噪比，對高頻頭的可靠性和壽命也有一定的影響。

再者，為了制造拋物面反射面通常利用模具鑄造成型或者采用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工的方法。第一種方法的工藝流程包括：制作拋物面模具、鑄造成型拋物面和進(jìn)行拋物面反射器地安裝。工藝比較復(fù)雜，成本高，而且拋物面的形狀要比較準(zhǔn)確才能實(shí)現(xiàn)雷達(dá)天線的定向傳播，所以對加工精度的要求也比較高。第二種方法采用大型數(shù)控機(jī)床進(jìn)行拋物面的加工，通過編輯程序，控制數(shù)控機(jī)床中刀具所走路徑，從而切割出所需的拋物面形狀。這種方法切割很精確，但是制造這種大型數(shù)控機(jī)床比較困難，而且成本比較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)制造拋物面反射面的問題，提供前饋式雷達(dá)天線，該天線采用了平板超材料，節(jié)約了天線的空間，改進(jìn)了電磁波大角度入射的偏折問題，提高了能量輻射的效率；同時也提高了天線的前后比，使天線的方向性更好，同時也解決了避免制造高精度的拋物面反射面的困難。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的如下技術(shù)方案：

一種前饋式雷達(dá)天線，所述天線包括：饋源，用于輻射電磁波；超材料面板，用于將所述饋源輻射出的電磁波從球面電磁波轉(zhuǎn)化為平面電磁波，所述天線還包括位于超材料面板一側(cè)的反射板，用于將電磁波反射到所述超材料面板進(jìn)行匯聚折射并向遠(yuǎn)處輻射，所述超材料面板包括多個具有相同折射率分布的核心層，所述超材料面板的每一核心層由多個超材料單元組成，所述超材料單元包括設(shè)置有一個或多個小孔的單元基材；所述超材料面板的每一核心層包括一個以其中心為圓心的圓形區(qū)域和多個與圓形區(qū)域同心的環(huán)形區(qū)域，在所述圓形區(qū)域內(nèi)，隨著半徑的增加折射率逐漸減小；在所述每一環(huán)形區(qū)域內(nèi)，隨著半徑的增加折射率也逐漸減小，且相連的兩個區(qū)域的交界處發(fā)生折射率突變，即交界處的折射率位于半徑大的區(qū)域時比位于半徑小的區(qū)域時要大。

進(jìn)一步地，所述超材料面板還包括分布于所述核心層一側(cè)的多個漸變層，所述每一漸變層均包括片狀的基板層、片狀的填充層以及設(shè)置在所述基板層和填充層之間的空氣層。

進(jìn)一步地，所述填充層內(nèi)填充的介質(zhì)包括空氣以及與所述基板層相同材料的介質(zhì)。

進(jìn)一步地，在所述圓形區(qū)域內(nèi)，圓心處的折射率為最大值n_max，且隨著半徑的增加折射率從最大值n_max逐漸減小到最小值n_min；在所述每一環(huán)形區(qū)域內(nèi)，隨著半徑的增加折射率也是從最大值n_max逐漸減小到最小值n_min。

進(jìn)一步地，所述每一超材料單元上形成有一個小孔，所述小孔內(nèi)填充有折射率小于單元基材折射率的介質(zhì)，且所有超材料單元內(nèi)的小孔都填充相同材料的介質(zhì)，所述設(shè)置在超材料單元內(nèi)的小孔體積在每一核心層內(nèi)的排布規(guī)律為：所述超材料面板的每一核心層包括一個以其中心為圓心的圓形區(qū)域和多個與圓形區(qū)域同心的環(huán)形區(qū)域，在所述圓形區(qū)域內(nèi)，隨著半徑的增加在所述超材料單元上形成的小孔體積也逐漸增加；在所述每一環(huán)形區(qū)域內(nèi)，隨著半徑的增加在所述超材料單元上形成的小孔體積也逐漸增加，且相連的兩個區(qū)域的交界處發(fā)生小孔體積突變，即交界處在所述超材料單元上形成的小孔體積在位于半徑大的區(qū)域時比位于半徑小的區(qū)域時要小。

進(jìn)一步地，所述每一超材料單元上形成有一個小孔，所述小孔內(nèi)填充有折射率大于單元基材折射率的介質(zhì)，且所有超材料單元內(nèi)的小孔都填充相同材料的介質(zhì)，所述設(shè)置在超材料單元內(nèi)的小孔體積在每一核心層內(nèi)的排布規(guī)律為：所述超材料面板的每一核心層包括一個以其中心為圓心的圓形區(qū)域和多個與圓形區(qū)域同心的環(huán)形區(qū)域，在所述圓形區(qū)域內(nèi)，隨著半徑的增加在所述超材料單元上形成的小孔體積減小；在所述每一環(huán)形區(qū)域內(nèi)，隨著半徑的增加在所述超材料單元上形成的小孔體積也逐漸減小，且相連的兩個區(qū)域的交界處發(fā)生小孔體積突變，即交界處在所述超材料單元上形成的小孔體積在位于半徑大的區(qū)域時比位于半徑小的區(qū)域時要大。