專利名稱：一種卡塞格倫型超材料天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種卡塞格倫型超材料天線。
背景技術(shù)：
卡塞格倫天線由三部分組成，即主反射器、副反射器和輻射源。其中主反射器為旋轉(zhuǎn)拋物面，副反射面為旋轉(zhuǎn)雙葉雙曲面的一個曲面。在結(jié)構(gòu)上，雙曲面的一個焦點(diǎn)與拋物面的焦點(diǎn)重合，雙曲面焦軸與拋物面的焦軸重合，而輻射源位于雙曲面的另一焦點(diǎn)上。由副反射器對輻射源發(fā)出的電磁波進(jìn)行的第一次反射，將電磁波反射到主反射器上，然后再經(jīng)主反射器第二次反射后獲得相應(yīng)方向的平面波波束，以實(shí)現(xiàn)定向發(fā)射。可見，傳統(tǒng)的卡塞格倫天線的主反射器需要加工成精度很高的拋物面，但是，加工這樣精度高的拋物面，難度非常大，而且成本相當(dāng)?shù)母摺?br>
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)有的卡塞格倫天線的主反射器加工不易、成本高的缺陷，提供一種加工簡單、制造成本低的卡塞格倫型超材料天線。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種卡塞格倫型超材料天線，包括具有中央通孔的超材料主反射器、設(shè)置在中央通孔中的饋源及設(shè)置在饋源前方的副反射器，饋源輻射的電磁波依次經(jīng)過副反射器、超材料主反射器的反射后以平面波的形式出射，所述超材料主反射器包括核心層及設(shè)置在核心層后表面的反射層，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基材以及設(shè)置在基材上的多個人造微結(jié)構(gòu)，所述副反射器為旋轉(zhuǎn)雙葉雙曲面的其中一個曲面，所述饋源的相位中心與旋轉(zhuǎn)雙葉雙曲面的遠(yuǎn)焦點(diǎn)重合。進(jìn)一步地，所述旋轉(zhuǎn)雙葉雙曲面的實(shí)軸垂直超材料主反射器。進(jìn)一步地，所述饋源為波紋喇叭，所述旋轉(zhuǎn)雙葉雙曲面的實(shí)軸通過波紋喇叭的口徑面的中心。進(jìn)一步地，任一核心層片層的折射率分布滿足如下公式
權(quán)利要求
1.一種卡塞格倫型超材料天線，其特征在于，包括具有中央通孔的超材料主反射器、設(shè)置在中央通孔中的饋源及設(shè)置在饋源前方的副反射器，饋源輻射的電磁波依次經(jīng)過副反射器、超材料主反射器的反射后以平面波的形式出射，所述超材料主反射器包括核心層及設(shè)置在核心層后表面的反射層，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基材以及設(shè)置在基材上的多個人造微結(jié)構(gòu)，所述副反射器為旋轉(zhuǎn)雙葉雙曲面的其中一個曲面，所述饋源的相位中心與旋轉(zhuǎn)雙葉雙曲面的遠(yuǎn)焦點(diǎn)重合。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的卡塞格倫型超材料天線，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)雙葉雙曲面的實(shí)軸垂直超材料主反射器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超材料，其特征在于，所述饋源為波紋喇叭，所述旋轉(zhuǎn)雙葉雙曲面的實(shí)軸通過波紋喇叭的口徑面的中心。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的卡塞格倫型超材料天線，其特征在于，任一核心層片層的折射率分布滿足如下公式 ■nM+ 廣2 _ Cs + 以) n(r) = max--—-；2d ■;d=^^_; 2(nmax -nmi )k = floor(^S ^r---)； 其中，n(r)表示該核心層片層上半徑為r處的折射率值，該核心層片層的折射率分布圓心即為旋轉(zhuǎn)雙葉雙曲面的實(shí)軸與該核心層片層的交點(diǎn)； s為所述旋轉(zhuǎn)雙葉雙曲面的近焦點(diǎn)到超材料主反射器的前表面的距離； d為核心層的厚度； Hfflax表示核心層片層上的折射率最大值； Ilmin表示核心層片層上的折射率最小值； λ表示天線中心頻率對應(yīng)的電磁波的波長； floor表示向下取整數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的卡塞格倫型超材料天線，其特征在于，所述基材包括片狀的前基板及后基板，所述多個人造微結(jié)構(gòu)夾設(shè)在前基板與后基板之間，所述核心層片層的厚度為O. 21-2. 5mm，其中，前基板的厚度為O.后基板的厚度為O.多個人造微結(jié)構(gòu)的厚度為O. 01-0. 5mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的卡塞格倫型超材料天線，其特征在于，所述核心層片層的厚度為O. 818mm,其中，前基板與后基板的厚度均為O. 4mm,多個人造微結(jié)構(gòu)的厚度為O.018mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的卡塞格倫型超材料天線，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)為金屬微結(jié)構(gòu)，所述金屬微結(jié)構(gòu)由一條或多條金屬線組成，所述金屬線為銅線、銀線或者鋁線，所述基材上的多個人造微結(jié)構(gòu)通過蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻的方法得到。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的卡塞格倫型超材料天線，其特征在于，所述基材上的多個人造微結(jié)構(gòu)由呈平面雪花狀的金屬微結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋱D案的演變得到，所述呈平面雪花狀的金屬微結(jié)構(gòu)具有相互垂直平分的第一金屬線及第二金屬線，所述第一金屬線與第二金屬線的長度相同，所述第一金屬線兩端連接有相同長度的兩個第一金屬分支，所述第一金屬線兩端連接在兩個第一金屬分支的中點(diǎn)上，所述第二金屬線兩端連接有相同長度的兩個第二金屬分支，所述第二金屬線兩端連接在兩個第二金屬分支的中點(diǎn)上，所述第一金屬分支與第二金屬分支的長度相等。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的卡塞格倫型超材料天線，其特征在于，所述呈平面雪花狀的金屬微結(jié)構(gòu)的每個第一金屬分支及每個第二金屬分支的兩端還連接有完全相同的第三金屬分支，相應(yīng)的第三金屬分支的中點(diǎn)分別與第一金屬分支及第二金屬分支的端點(diǎn)相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的卡塞格倫型超材料天線，其特征在于，所述呈平面雪花狀的金屬微結(jié)構(gòu)的第一金屬線與第二金屬線均設(shè)置有兩個彎折部，所述呈平面雪花狀的金屬微結(jié)構(gòu)繞第一金屬線與第二金屬線的交點(diǎn)在金屬微結(jié)構(gòu)所處平面內(nèi)向任意方向旋轉(zhuǎn)90度的圖形都與原圖重合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種卡塞格倫型超材料天線，包括具有中央通孔的超材料主反射器、設(shè)置在中央通孔中的饋源及設(shè)置在饋源前方的副反射器，饋源輻射的電磁波依次經(jīng)過副反射器、超材料主反射器的反射后以平面波的形式出射，所述超材料主反射器包括核心層及設(shè)置在核心層后表面的反射層，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基材以及設(shè)置在基材上的多個人造微結(jié)構(gòu)，所述副反射器為旋轉(zhuǎn)雙葉雙曲面的其中一個曲面，所述饋源的相位中心與旋轉(zhuǎn)雙葉雙曲面的遠(yuǎn)焦點(diǎn)重合。根據(jù)本發(fā)明的卡塞格倫型超材料天線，由片狀的超材料主反射器代替了傳統(tǒng)的拋物面，制造加工更加容易，成本更加低廉。
文檔編號H01Q15/02GK102820555SQ20121026846
公開日2012年12月12日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者劉若鵬, 季春霖, 岳玉濤, 楊青, 殷俊 申請人:深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司