[發(fā)明專利]一種超材料微波天線

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210319666.4
• 申請日: 2012-08-31
• 公開（公告）號: CN103682671A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉若鵬;季春霖;岳玉濤;楊青;殷俊
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)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(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種超材料微波天線。

背景技術(shù)

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(fā)射或接收天線統(tǒng)稱為微波天線。在微波天線中，應(yīng)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(xiàn)有的衛(wèi)星電視接收天線就是拋物面天線，所述拋物面天線負(fù)責(zé)將衛(wèi)星信號反射到饋源和高頻頭內(nèi)。饋源是在拋物面天線的焦點(diǎn)處設(shè)置的一個用于收集衛(wèi)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(jìn)行極化轉(zhuǎn)換。高頻頭LNB（亦稱降頻器）是將饋源送來的衛(wèi)星信號進(jìn)行降頻和信號放大然后傳送至衛(wèi)星接收機(jī)。

LNB的工作流程就是先將衛(wèi)星高頻訊號放大至數(shù)十萬倍后再利用本地振蕩電路將高頻訊號轉(zhuǎn)換至中頻950MHz-2050MHz，以利于同軸電纜的傳輸及衛(wèi)星接收機(jī)的解調(diào)和工作。衛(wèi)星接收機(jī)是將高頻頭輸送來的衛(wèi)星信號進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)出衛(wèi)星電視圖像或數(shù)字信號和伴音信號。接收衛(wèi)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(yīng)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(xiàn)有的拋物面天線體積較大、口徑效率低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)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(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)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(shè)置有第一中心孔，所述第二級副反射面的中心設(shè)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類雙曲面型超材料，所述第二級副反射面為旋轉(zhuǎn)雙曲面；所述類雙曲面型超材料包括發(fā)散超材料以及位于所述發(fā)散超材料一側(cè)的反射層；

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，所述核心層片層以及發(fā)散超材料均包括片狀的基材以及設(shè)置在基材上的多個人造微結(jié)構(gòu)；

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(huán)形區(qū)域，所述環(huán)形區(qū)域內(nèi)相同半徑處的折射率相同，且在環(huán)形區(qū)域各自的區(qū)域內(nèi)隨著半徑的增大折射率逐漸減小，相鄰兩個環(huán)形區(qū)域中處于內(nèi)側(cè)的環(huán)形區(qū)域的折射率的最小值小于處于外側(cè)的環(huán)形區(qū)域的折射率的最大值。

進(jìn)一步地，所述第一級副反射面中心對稱軸與第二級副反射面的焦軸重合。

進(jìn)一步地，所述第一級副反射面的焦軸以及第二級副反射面的中心對稱軸均與所述超材料面板的對稱軸重合。

進(jìn)一步地，所述發(fā)散超材料內(nèi)折射率的分布規(guī)律為：在所述發(fā)散超材料的圓心處的折射率為最大值，隨著半徑的增加，折射率逐漸減小，且相同半徑處的折射率相同。

進(jìn)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(jìn)一步地，所述第二級副反射面為金屬反射面。

進(jìn)一步地，所述核心層片層內(nèi)的每一環(huán)形區(qū)域均具有相同的折射率變化范圍。

進(jìn)一步地，所述超材料面板還包括設(shè)置在核心層兩側(cè)的匹配層，以實(shí)現(xiàn)從空氣到核心層的阻抗匹配。

進(jìn)一步地，所述核心層的每一核心層片層的多個人造微結(jié)構(gòu)形狀相同，所述環(huán)形區(qū)域內(nèi)相同半徑處的多個人造微結(jié)構(gòu)具有相同的幾何尺寸，且在環(huán)形區(qū)域各自的區(qū)域內(nèi)隨著半徑的增大人造微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸逐漸減小，相鄰兩個環(huán)形區(qū)域，處于內(nèi)側(cè)的環(huán)形區(qū)域內(nèi)幾何尺寸最小的人造微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸小于處于外側(cè)的環(huán)形區(qū)域內(nèi)幾何尺寸最大的人造微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸。

進(jìn)一步地，所述人造微結(jié)構(gòu)為平面雪花狀的金屬微結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明超材料微波天線的有益效果：本發(fā)明利用超材料可進(jìn)行匯聚電磁波的性質(zhì)及利用類雙曲面型超材料和旋轉(zhuǎn)雙曲面作為第一級副反射面和第二級副反射面，可使天線的結(jié)構(gòu)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(diào)節(jié)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(yuǎn)場輻射場響應(yīng)；此外，其加工難度小，成本低。

附圖說明