[發明專利]超材料天線

有效

• 申請號: 201110331087.7
• 申請日: 2011-10-27
• 公開（公告）號: CN103094710A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 劉若鵬;季春霖;岳玉濤;楊青
• 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: H01Q19/06
• 分類號: H01Q19/06;H01Q19/10;H01Q15/02;H01Q15/23
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技術領域

本發明涉及天線領域，更具體地說，涉及一種超材料天線。

背景技術

“超材料”是指一些具有天然材料所不具備的超常物理性質的人工復合結構或復合材料。通過在材料的關鍵物理尺度上的結構有序設計，可以突破某些表觀自然規律的限制，從而獲得超出自然界固有的普通性質的超常材料功能。

超材料內部的折射率分布是超材料表現出超常功能的關鍵部分，不同的折射率分布對應不同的功能。折射率分布越精確，所實現的功能越好。對于常規天線特別是喇叭天線，其口徑效率對天線方向性及增益的提高有較大影響，無法得到良好的遠場輻射響應。而且現有天線尺寸較大，實現小型化較困難。

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遠場輻射響應和小型化較困難的缺陷，提供一種超材料。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種超材料天線，包括外殼、饋源、緊貼所述饋源的口徑邊緣的第一超材料、與所述第一超材料間隔預設距離且相對設置的第二超材料、以及緊貼所述第二超材料的邊緣的第三超材料；所述外殼與饋源、第一超材料、第二超材料、第三超材料構成封閉的腔體；

其中所述饋源的中心軸線穿過所述第一超材料和第二超材料的中心點；所述第一超材料和第二超材料的位于腔體外的表面上還設置有用于反射電磁波的反射層；所述第二超材料的中心區域為通孔。

在本發明所述的超材料天線中，輻射到所述第二超材料的電磁波經過反射層后繞開所述饋源并被反射到所述第一超材料上；輻射到所述第一超材料的電磁波經過反射層后繞開所述第二超材料并被反射到所述第三超材料上。

在本發明所述的超材料天線中，所述第一超材料包括多個第一超材料片層，每一第一超材料片層包括第一基材以及周期排布于第一基材上的多個第一人造金屬微結構，第一超材料片層各處的折射率呈圓形分布，圓心處的折射率最小，以其中心點為圓心隨著半徑的增大折射率逐漸增大，相同半徑處的折射率相同。

在本發明所述的超材料天線中，所述第二超材料用于將輻射到其上的電磁波經過反射后轉換為平面波，然后再輻射到所述第一超材料上，以所述第二超材料的中心點為圓心，半徑y處的折射率n₂(y)滿足如下公式：

n2(y)=nmin2+1d2*(ss+|y|*sinθ2-ss2+y2);]]>

sinθ2≥rkr2k+ss2;]]>

其中，n_min2為所述第二超材料的最小折射率，d₂為所述第二超材料的厚度，ss為饋源到所述第二超材料的距離，r_k為所述饋源的口徑面的半徑。