[發明專利]一種后饋式微波天線

有效

• 申請號: 201110210398.8
• 申請日: 2011-07-26
• 公開（公告）號: CN102904041A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 劉若鵬;季春霖;岳玉濤;尹小明
• 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
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及天線領域，更具體地說，涉及一種后饋式微波天線。

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。透鏡天線是由透鏡和放在透鏡焦點上的輻射器組成，利用透鏡匯聚的特性，將輻射器輻射出的電磁波經過透鏡匯聚后再發射出去的天線，這種天線方向性比較強。

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1000發出的球面波經過球形的透鏡2000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1000的體積大而且笨重，不利于小型化的使用；球形透鏡1000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。當電磁波經過不同介質的分界面時，會發生部分反射現象。通常兩邊介質的電磁參數(介電常數或者磁導率)差距越大反射就會越大。由于部分電磁波的反射，沿傳播方向的電磁能量就會相應損耗，嚴重影響電磁信號傳播的距離和傳輸信號的質量。

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反射損耗大、電磁能量減少的缺陷，提供一種體積較小、天線前后比好、增益較高且傳輸距離遠的后饋式微波天線。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提出一種后饋式微波天線，包括：輻射源、用于將所述輻射源發射的電磁波發散的第一超材料面板、具有電磁波匯聚功能并用于將所述第一超材料面板發散出來的電磁波轉換為平面波的第二超材料面板；所述第一超材料面板包括第一基材及周期排布于所述第一基材中的多個第三人造孔結構，所述每個第三人造孔結構和其所占的部分第一基材構成了所述第一超材料面板的基本單元；所述第二超材料面板包括核心層，所述核心層包括多個具有相同折射率分布的核心超材料片層，每一核心超材料片層包括一個圓形區域和與所述圓形區域同心的多個環形區域，所述圓形區域和所述環形區域內折射率變化范圍相同，均隨著半徑的增大從n_p連續減小到n₀且相同半徑處的折射率相同；所述核心超材料片層包括基材及周期排布于所述核心超材料片層基材中的多個第一人造孔結構，所述每個第一人造孔結構和其所占的部分核心超材料片層基材構成了所述核心超材料片層的基本單元。

進一步地，所述第二超材料面板還包括對稱設置于所述核心層兩側的第一漸變超材料片層至第N漸變超材料片層，其中對稱設置的兩層第N漸變超材料片層均靠近所述核心層；每一漸變超材料片層均包括一個圓形區域和與所述圓形區域同心的多個環形區域，每一漸變超材料片層對應的所述圓形區域和所述環形區域內的折射率變化范圍均相同且隨著半徑的增大從其最大折射率連續減小到n₀，相同半徑處的折射率相同，兩個相鄰的漸變超材料片層的最大折射率表示為n_i和n_i+1，其中n₀＜n_i＜n_i+1＜n_p，i為正整數，n_i對應于距離所述核心層較遠的漸變超材料片層的最大折射率值；所述每一漸變超材料片層包括基材以及周期排布于所述基材表面的多個第二人造孔結構，所述每個第二人造孔結構和其所占的部分漸變超材料片層基材構成了所述漸變超材料片層的基本單元；全部的漸變超材料片層和全部的核心超材料片層構成了所述第二超材料面板的功能層。

進一步地，所述第二超材料面板還包括對稱設置于所述功能層兩側的第一匹配層至第M匹配層，其中對稱設置的兩層第M匹配層均靠近所述第一漸變超材料片層；每一匹配層折射率分布均勻，靠近自由空間的所述第一匹配層折射率大致等于自由空間折射率，靠近所述第一漸變超材料片層的第M匹配層折射率大致等于所述第一漸變超材料片層最小折射率n₀。

進一步地，所有漸變超材料片層與所有核心超材料片層上被劃分的圓形區域和與圓形區域同心的環形區域的起始半徑和終止半徑均相等；每一漸變超材料片層和所有核心超材料片層隨著半徑r的變化，折射率分布關系式為：