[發明專利]一種超材料微波天線

在審

• 申請號: 201210316701.7
• 申請日: 2012-08-31
• 公開（公告）號: CN103682669A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 劉若鵬;季春霖;岳玉濤;楊青;殷俊
• 申請（專利權）人: 深圳光啟創新技術有限公司
• 主分類號: H01Q15/23
• 分類號: H01Q15/23;H01Q19/06;H01Q19/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及通信領域，更具體地說，涉及一種超材料微波天線。

背景技術

微波是電磁波譜中介于超短波與紅外線之間的波段，它屬于無線電中波長最短（頻率最高）的波段，其頻率范圍從300MHz（波長1m）至300GHz(波長0.1m)。工作于米波、分米波、厘米波、毫米波等波段的發射或接收天線統稱為微波天線。在微波天線中，應用較廣的有拋物面天線、喇叭拋物面天線、喇叭天線及透鏡天線等。

例如，現有的衛星電視接收天線就是拋物面天線，所述拋物面天線負責將衛星信號反射到饋源和高頻頭內。饋源是在拋物面天線的焦點處設置的一個用于收集衛星信號的喇叭，又稱波紋喇叭。其主要功能有兩個：一是將天線接收的電磁波信號收集起來，變換成信號電壓，供給高頻頭。二是對接收的電磁波進行極化轉換。高頻頭LNB（亦稱降頻器）是將饋源送來的衛星信號進行降頻和信號放大然后傳送至衛星接收機。

LNB的工作流程就是先將衛星高頻訊號放大至數十萬倍后再利用本地振蕩電路將高頻訊號轉換至中頻950MHz-2050MHz，以利于同軸電纜的傳輸及衛星接收機的解調和工作。衛星接收機是將高頻頭輸送來的衛星信號進行解調，解調出衛星電視圖像或數字信號和伴音信號。接收衛星信號時，平行的電磁波通過拋物面天線反射后，匯聚到饋源上。通常，拋物面天線對應的饋源是一個喇叭天線。然而，由于拋物面天線的反射面的曲面加工難度大，精度要求也高，制造麻煩，且成本較高。此外，所述現有的拋物面天線體積較大、口徑效率低。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對現有的微波天線加工不易、成本高的缺陷，提供一種加工簡單、制造成本低的超材料微波天線。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種超材料微波天線，包括超材料面板、饋源、第一級副反射面以及第二級副反射面，所述超材料面板的中心設置有第一中心孔，所述第二級副反射面的中心設置有第二中心孔；所述第一級副反射面嵌于所述超材料面板的第一中心孔上，所述饋源嵌于所述第二級副反射面的第二中心孔上；

所述第一級副反射面為旋轉橢圓面，所述第二級副反射面為旋轉雙曲面；

所述超材料面板包括核心層，所述核心層包括至少一個核心層片層，所述核心層片層包括片狀的基材以及設置在基材上的多個人造微結構；

所述核心層片層按照折射率分布可劃分為分布在所述第一中心孔周圍且與所述第一中心孔共圓心的多個環形區域，所述環形區域內相同半徑處的折射率相同，且在環形區域各自的區域內隨著半徑的增大折射率逐漸減小，相鄰兩個環形區域中處于內側的環形區域的折射率的最小值小于處于外側的環形區域的折射率的最大值。

進一步地，所述第一級副反射面與第二級副反射面共焦軸。

進一步地，所述第一級副反射面和第二級副反射面的焦軸與所述超材料面板的對稱軸重合。

進一步地，所述饋源的相位中心置于所述第一級副反射面的遠端焦點上，所述第二級副反射面的外側焦點置于第一級副反射面的近端焦點上。

進一步地，所述核心層包括多個折射率分布相同且相互平行的核心層片層。

進一步地，所述第一級副反射面和第二級副反射面均為金屬反射面。

進一步地，所述核心層片層內的每一環形區域均具有相同的折射率變化范圍。

進一步地，所述超材料面板還包括設置在核心層兩側的匹配層，以實現從空氣到核心層的阻抗匹配。

進一步地，所述核心層的每一核心層片層的多個人造微結構形狀相同，所述環形區域內相同半徑處的多個人造微結構具有相同的幾何尺寸，且在環形區域各自的區域內隨著半徑的增大人造微結構的幾何尺寸逐漸減小，相鄰兩個環形區域，處于內側的環形區域內幾何尺寸最小的人造微結構的幾何尺寸小于處于外側的環形區域內幾何尺寸最大的人造微結構的幾何尺寸。

進一步地，所述人造微結構為平面雪花狀的金屬微結構。

本發明超材料微波天線的有益效果：本發明利用超材料可進行匯聚電磁波的性質及利用旋轉橢圓面和旋轉雙曲面分別作為第一級副反射面和第二級副反射面，可使天線的結構更加緊湊，且在效果上等效于具有長焦距的微波天線，同時調節口徑面上的能量分布，從而提高天線的口徑效率，得到了良好的遠場輻射場響應；此外，其加工難度小，成本低。

附圖說明

圖1是本發明的所述超材料微波天線的結構示意圖；

圖2是本發明的核心層片層的折射率分布示意圖。

具體實施方式