[發明專利]一種基于電磁諧振器的二維龍伯透鏡

有效

• 申請號: 201710830929.0
• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN107871934B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 吳昱明;程功;殷俊祥;趙楠;張元
• 申請（專利權）人: 北京理工大學;上海無線電設備研究所
• 主分類號: H01Q15/02
• 分類號: H01Q15/02;H01Q15/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于電磁諧振器的二維龍伯透鏡，其特征在于：包括n層同圓心的電磁諧振器單元模塊；每層電磁諧振器單元模塊，是由多個結構相同的電磁諧振器單元構成的一個圓環；同一層電磁諧振器單元模塊中的電磁諧振器單元的幾何中心到二維龍伯透鏡平面幾何中心距離相等，為該層電磁諧振器單元模塊的半徑；

所述的電磁諧振器單元包括介質層和蝕刻圖案層，蝕刻圖案層采用金屬銅材質，壓合在介質層上；不同層電磁諧振器單元模塊中的電磁諧振器單元的蝕刻圖案層上的圖案相同、圖案尺寸不同，介質層完全相同；

所述的介質層是一個邊長為a，具有固定介電常數、各向同性的均勻介質塊；

所述的蝕刻圖案層的圖案為中心對稱的四個C形結構，為兩個同心圓環分別沿著互相垂直的、且與介質板的邊相平行的兩條直徑開槽而形成；所述的兩個同心圓環分別稱為內諧振環與外諧振環，內諧振環、外諧振環的寬度相同；改變該蝕刻圖案層的內諧振環內徑b的大小能改變電磁諧振器單元的等效介電常數；

利用HFSS電磁仿真軟件對電磁諧振器單元等效介電常數進行仿真；仿真建模時，將電磁諧振器單元介質層水平放置，其下方緊貼放置一層人工磁導體表面；距離蝕刻圖案層上方h高度處放置一層同樣的人工磁導體表面，從而形成高度為h的空氣層；電磁諧振器單元左右兩側的邊界為金屬銅；將電磁諧振器單元水平面上的前后兩個面設置為端口；通過仿真得到的兩個端口的散射參數，計算出此時電磁諧振器單元與空氣層共同形成的等效介電常數；在沒有蝕刻圖案層的情況下，電磁諧振器單元等效介電常數最小為ε_min；在加入蝕刻圖案層的情況下，當內諧振環內徑b值變化時，仿真得到不同的等效介電常數值，從而得到各個b值與等效介電常數一一對應的關系；

最外層電磁諧振器單元模塊的半徑r_max＝na，n為透鏡總共包含的層數；將電磁諧振器單元仿真結果最小的等效介電常數作為最外層電磁諧振器單元模塊的等效介電常數ε_min，通過ε_min＝2-(r_max/R)²確定二維龍伯透鏡的半徑參數R；此時二維龍伯透鏡上的任意一個電磁諧振器單元的等效介電常數能通過ε＝2-(r/R)²計算；其中r為該電磁諧振器單元幾何中心與二維龍伯透鏡平面幾何中心的距離；根據每個電磁諧振器單元的位置，按照公式計算出該位置對應的等效介電常數ε，通過仿真得到的內諧振環內徑b和等效介電常數ε的對應關系，從而確定該位置的電磁諧振器單元的蝕刻圖案層的圖案尺寸，然后蝕刻在金屬銅上形成蝕刻圖案層；所有的介質層自然連接形成一個邊長為2(n+1)a的方形介質，得到所述的基于電磁諧振器的二維龍伯透鏡。

2.根據權利要求1所述的一種基于電磁諧振器的二維龍伯透鏡，其特征在于：距離二維龍伯透鏡平面幾何中心越遠，電磁諧振器單元中的蝕刻圖案層上的圖案尺寸越小；

3.根據權利要求1所述的一種基于電磁諧振器的二維龍伯透鏡，其特征在于：介質塊邊長a遠小于透鏡工作波長；介質塊介電常數大于2。

4.根據權利要求1所述的一種基于電磁諧振器的二維龍伯透鏡，其特征在于：空氣層高度為介質層厚度的3-5倍。

5.根據權利要求1所述的一種基于電磁諧振器的二維龍伯透鏡，其特征在于：將所述的二維龍伯透鏡置于波導型結構中，水平極化的電磁波沿著二維龍伯透鏡一邊平行入射，能在入射波180°方向得到電磁波會聚效果。