[發明專利]一種基于超材料衛星天線的道路信息顯示屏

有效

• 申請號: 201210093548.6
• 申請日: 2012-03-31
• 公開（公告）號: CN103366650B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 劉若鵬;季春霖;岳玉濤;李星昆;殷俊
• 申請（專利權）人: 深圳光啟高等理工研究院
• 主分類號: G09F19/00
• 分類號: G09F19/00;H01Q15/00;H01Q15/23;H01Q19/06;H01Q19/10
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所44237
• 代理人: 張全文

技術領域

本發明涉及一種道路信息顯示屏，尤其涉及一種基于超材料衛星天線的道路信息顯示屏。

背景技術

道路信息顯示屏是指架設于各類高速公路或者市內公路上方的用于顯示路況或者車輛信息等的顯示設備?，F有的道路信息顯示屏主要用來顯示固設于其內部的LED信號文字或者廣告畫面等，而駕駛員最需要了解的關于道路狀況的信息，例如堵車時間、堵車地段、事故處理時間和地段等信息一般通過電臺發布并被安裝在汽車上的廣播設備接收播放。現有的道路信息顯示屏不能直接顯示路況信息的原因主要在于道路信息顯示屏不能很好的和現有的衛星天線集合為一體而接收衛星信號。

現有的衛星天線均由呈拋物面形狀的反射面和位于反射面焦點的饋源和高頻頭構成，拋物面形狀的反射面用于接收由衛星傳來的微弱信號并將其匯聚于焦點處的饋源和高頻頭內。拋物面形狀的反射面帶來一系列的缺陷，例如不能和現有的平板狀的道路信息顯示屏有效集合，且拋物面形狀的反射面加工精度要求很高、體積較大、造價昂貴。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述不足，提出一種基于超材料衛星天線的道路信息顯示屏。該道路信息顯示屏中的超材料衛星天線加工簡單、造價較低且形狀為平板狀、體積較小，其能與常規的顯示裝置很好的集合，且安裝和維護簡單。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是，提出一種基于超材料衛星天線的道路信息顯示屏，其包括用于接收衛星信號的超材料衛星天線系統，用于顯示道路信息的顯示裝置；所述超材料衛星天線系統包括高頻頭、水平放置的平板超材料以及位于所述平板超材料后表面的反射板，所述平板超材料包括多層超材料片層，每層超材料片層包括基材以及周期排布于基材上的人造微結構，所述超材料片層上按照折射率分布劃分為多個帶狀區域，以高頻頭等效虛擬點源在所述超材料片層平面的投影點為圓心，所述多個帶狀區域上相同半徑處的折射率相同，每一帶狀區域上隨著半徑的增大折射率逐漸減小，相鄰兩個帶狀區域，靠近圓心側的帶狀區域的折射率最小值小于遠離圓心側的帶狀區域的折射率最大值。

進一步地，所述每一帶狀區域上，隨著半徑的增大，折射率值均從所述超材料片層所具有的最大折射率值逐漸減小為所述超材料片層所具有的最小折射率值。

進一步地，近所述高頻頭一側超材料片層表面為所述超材料片層前表面，與所述前表面相對的另一側表面為所述超材料片層后表面，以所述高頻頭對稱軸線與所述超材料前表面的交點為坐標原點，水平面為y軸，垂直于水平面的面為x軸，超材料上靠近高頻頭的一側記為超材料右側，遠離超材料一側記為超材料左側，高頻頭口徑面上靠近坐標原點的端點的y坐標值與超材料右邊沿端點y坐標值一致；所述超材料片層橫截面的折射率值隨著y值變化，其折射率分布n(y)滿足如下公式：

d₂＝(H-h-y)*sinγ；

其中，floor函數表示向下取值函數，θ為高頻頭對稱軸與y軸夾角，γ為衛星與平板超材料平面的法線方向的夾角，h為坐標原點距平板超材料右邊沿的距離，H為平板超材料的總長度，d為高頻頭口徑面的直徑，d_s為高頻頭等效虛擬點源與高頻頭口徑面中心點的距離，λ為衛星輻射的電磁波波長，在仿真計算時即為饋源輻射的電磁波波長，n_max為超材料片層所具有的最大折射率值，n_min為超材料片層所具有的最小折射率值。

進一步地，所述超材料片層還包括覆蓋層，所述覆蓋層材質與所述基材材質相同，均由FR-4、F4B或PS材料制成。

進一步地，所述平板超材料還包括外層阻抗匹配層以及內層阻抗匹配層，所述外層阻抗匹配層的折射率分布n₁(y)與所述超材料片層的折射率分布n(y)的對應關系為：

n₁(y)＝n_min+((2.545-n_min)*(n(y)-n_min)/(n_max-n_min))；

所述內層阻抗匹配層的折射率分布n₂(y)與所述超材料片層的折射率分布n(y)的對應關系為：