[發(fā)明專利]一種前饋式微波天線

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110210421.3
• 申請日: 2011-07-26
• 公開（公告）號: CN102904043A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉若鵬;季春霖;岳玉濤;尹小明
• 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)明涉及天線領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種前饋式微波天線。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的前饋式微波天線，通常由金屬拋物面及位于金屬拋物面焦點(diǎn)的輻射源構(gòu)成，金屬拋物面的作用為將外部的電磁波反射給輻射源或?qū)⑤椛湓窗l(fā)射的電磁波反射出去。金屬拋物面的面積以及金屬拋物面的加工精度直接決定微波天線的各項參數(shù)，例如增益、方向性等。

但現(xiàn)有的前饋式微波天線存在以下缺點(diǎn)：一是從金屬拋物面反射的電磁波部分會被輻射源阻擋造成一定的能量損失，二是金屬拋物面制作困難，成本較高。金屬拋物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)行拋物反射面的安裝。工藝比較復(fù)雜，成本高，而且拋物面的形狀要比較準(zhǔn)確才能實現(xiàn)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)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種體積較小、成本低廉、增益較高且傳輸距離遠(yuǎn)的前饋式微波天線。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提出一種前饋式微波天線，包括：輻射源、用于將所述輻射源發(fā)射的電磁波發(fā)散的第一超材料面板、第二超材料面板以及貼附于所述第二超材料面板背部的反射面板，電磁波經(jīng)過所述第一超材料面板被發(fā)散后進(jìn)入所述第二超材料面板產(chǎn)生折射并被所述反射面板反射后再次進(jìn)入所述第二超材料面板再次發(fā)生折射并最終平行出射；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(jié)構(gòu)，所述每個第三人造孔結(jié)構(gòu)和其所占的部分第一基材構(gòu)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(qū)域和與所述圓形區(qū)域同心的多個環(huán)形區(qū)域，所述圓形區(qū)域和所述環(huán)形區(qū)域內(nèi)折射率變化范圍相同，均隨著半徑的增大從n_p連續(xù)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(jié)構(gòu)，所述每個第一人造孔結(jié)構(gòu)和其所占的部分核心超材料片層基材構(gòu)成了所述核心超材料片層的基本單元。

進(jìn)一步地，所述第二超材料面板還包括對稱設(shè)置于所述核心層兩側(cè)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(shè)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(qū)域和與所述圓形區(qū)域同心的多個環(huán)形區(qū)域，每一漸變超材料片層對應(yīng)的所述圓形區(qū)域和所述環(huán)形區(qū)域內(nèi)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(xù)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(shù)，n_i對應(yīng)于距離所述核心層較遠(yuǎn)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(jié)構(gòu)，所述每個第二人造孔結(jié)構(gòu)和其所占的部分漸變超材料片層基材構(gòu)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(gòu)成了所述第二超材料面板的功能層。

進(jìn)一步地，所述第二超材料面板還包括對稱設(shè)置于所述功能層兩側(cè)的第一匹配層至第M匹配層，其中對稱設(shè)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(jìn)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(qū)域和與圓形區(qū)域同心的環(huán)形區(qū)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(guān)系式為：