本申請涉及一種透鏡天線、超材料透鏡、超材料測試單元及其制作方法，超材料測試單元包括第一絕緣介質層、金屬諧振層及第二絕緣介質層。金屬諧振層疊設于第一絕緣介質層上，并包括呈周期性排列的多個圖案。第二絕緣介質層疊設于金屬諧振層背離于第一絕緣介質層的一側。其中，當圖案的數量、形狀、尺寸及相鄰圖案的間距中的至少一個調整時，能相應調整超材料測試單元的介電常數及正切損耗。通過對金屬諧振層進行調整，能便于調整使得超材料單元的介電常數ε和正切損耗tgδ符合要求，同時降低了加工難度，提高了生產的可重復性和生產效率，生產成本較低。
1、超材料的概念最早出現在20世紀60年代，由蘇聯科學家victor?veselago提出，這類材料在電磁波傳播過程中表現出與自然界中已知材料完全不同的特性。隨著材料科學和微納制造技術的發展，超材料的研究在21世紀初逐漸興起并迅速發展。與傳統材料不同，超材料是一種通過精細設計其內部結構來實現特定電磁特性的人工合成材料。超材料的特殊性能主要來源于其結構單元的排列和形狀，而不是其組成材料本身，這些性能在自然界中是難以或無法找到的。早期的研究表明，通過精確設計超材料的微結構，可以實現對電磁波的任意操控，包括折射、聚焦、偏轉等功能。基于這些特性，超材料透鏡被廣泛應用于各種通信設備中，以提高信號傳輸效率、增強信號覆蓋范圍和減少干擾。
2、相關技術中的超材料透鏡通過在殼體內部灌裝多個超材料單元得到，通過對超材料單元的介電常數與損耗的調整來相應控制超材料透鏡的性能。然而，相關技術中的超材料單元的介電常數ε和正切損耗tgδ的調整方法控制較為復雜，同時不便于生產加工，生產成本較高。
1、基于此，有必要克服現有技術的缺陷，提供一種透鏡天線、超材料透鏡、超材料測試單元及其制作方法，它能夠便于調整并能使得超材料單元的介電常數ε和正切損耗tgδ符合要求，同時降低了加工難度，提高了生產的可重復性和生產效率，生產成本較低。
>3、第一絕緣介質層；4、金屬諧振層，所述金屬諧振層疊設于所述第一絕緣介質層上，并包括呈周期性排列的多個圖案；及
5、第二絕緣介質層，所述第二絕緣介質層疊設于所述金屬諧振層背離于所述第一絕緣介質層的一側；
6、其中，當所述圖案的數量、形狀、尺寸及相鄰所述圖案的間距中的至少一個調整時，能相應調整所述超材料測試單元的介電常數及正切損耗。
7、在其中一個實施例中，全部所述圖案呈陣列地布置于所述第一絕緣介質層上。
8、在其中一個實施例中，每個所述圖案包括等間隔排列的多個直條狀金屬導線；或者，每個所述圖案包括從內至外依次嵌套設置的多個矩形閉合回路金屬導線；或者，每個所述圖案包括從內至外依次嵌套設置的多個圓形閉合回路金屬導線。
9、在其中一個實施例中，所述超材料測試單元還包括設置于所述第一絕緣介質層與所述第二絕緣介質層之間的載體；所述金屬諧振層設于所述載體上。
10、在其中一個實施例中，所述第一絕緣介質層采用交聯聚乙烯發泡材料制成；所述第二絕緣介質層采用交聯聚乙烯發泡材料制成；所述第一絕緣介質層的厚度與所述第二絕緣介質層的厚度相同。
11、一種超材料測試單元的制作方法，包括如下步驟:
12、提供第一絕緣介質層、金屬諧振層和第二絕緣介質層，所述金屬諧振層包括呈周期性排列的多個圖案；
13、層疊步驟，將所述第一絕緣介質層、所述金屬諧振層和第二絕緣介質層進行疊置組合得到均勻復合介電常數超材料；
14、分切步驟，將所述均勻復合介電常數超材料進行分切處理得到多個超材料測試單元。
15、在其中一個實施例中，所述超材料測試單元的制作方法還包括步驟：
16、測試步驟，對分切處理得到的所述超材料測試單元的性能進行測試；
17、當所述超材料測試單元的性能不符合要求時，根據測試結果對所述金屬諧振層的圖案的數量、形狀、尺寸及相鄰所述圖案的間距中的至少一個進行調整，將調整后的所述金屬諧振層作為新的金屬諧振層并進入到所述層疊步驟中。
18、在其中一個實施例中，在所述提供第一絕緣介質層、金屬諧振層和第二絕緣介質層步驟之前，還包括步驟：仿真計算步驟，采用傳輸矩陣法建立仿真模型，計算出多層薄膜結構中的電磁波傳播特性，設計出均勻復合介電常數超材料的物理結構。
19、一種超材料透鏡，所述超材料透鏡包括形成有腔室的外殼及填充于所述外殼的腔室內部的多個超材料基本單元；所述超材料基本單元包括依次層疊設置的第一絕緣介質層、金屬諧振層及第二絕緣介質層，所述金屬諧振層疊設于所述第一絕緣介質層上，所述金屬諧振層包括一個圖案，所述圖案包括從內至外依次嵌套設置的多個閉合回路的金屬導線；所述第二絕緣介質層疊設于所述金屬諧振層背離于所述第一絕緣介質層的一側。
20、在其中一個實施例中，所述外殼設置呈燈籠形、球形、圓柱形或正多棱柱形；和/或，所述閉合回路為矩形、圓形或橢圓形。
21、在其中一個實施例中，所述外殼包括相對設置的頂面與底面以及連接于所述頂面與所述底面之間的弧形面；所述頂面與所述底面的距離為h，所述弧形面的最大直徑為d，d>h。
22、一種透鏡天線，所述透鏡天線包括所述的超材料透鏡。
23、上述的透鏡天線、超材料透鏡、超材料測試單元及其制作方法，由于金屬諧振層設置為周期性排列的多個圖案，并根據例如電磁仿真軟件的仿真設計結果及諧振腔體法的測試結果對圖案的數量、形狀、尺寸及相鄰圖案的間距中的至少一個進行適應性靈活調整，從而能得到滿足介電常數ε和正切損耗tgδ要求的超材料測試單元。由此可見，通過對金屬諧振層進行調整，能便于調整使得超材料單元的介電常數ε和正切損耗tgδ符合要求，同時降低了加工難度，提高了生產的可重復性和生產效率，生產成本較低。
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【技術保護點】
1.一種超材料測試單元，其特征在于，所述超材料測試單元包括：
2.根據權利要求1所述的超材料測試單元，其特征在于，全部所述圖案呈陣列地布置于所述第一絕緣介質層上。
3.根據權利要求1所述的超材料測試單元，其特征在于，每個所述圖案包括等間隔排列的多個直條狀金屬導線；或者，每個所述圖案包括從內至外依次嵌套設置的多個矩形閉合回路金屬導線；或者，每個所述圖案包括從內至外依次嵌套設置的多個圓形閉合回路金屬導線。
4.根據權利要求1所述的超材料測試單元，其特征在于，所述超材料測試單元還包括設置于所述第一絕緣介質層與所述第二絕緣介質層之間的載體；所述金屬諧振層設于所述載體上。
5.根據權利要求1所述的超材料測試單元，其特征在于，所述第一絕緣介質層采用交聯聚乙烯發泡材料制成；所述第二絕緣介質層采用交聯聚乙烯發泡材料制成；所述第一絕緣介質層的厚度與所述第二絕緣介質層的厚度相同。
6.一種超材料測試單元的制作方法，其特征在于，包括如下步驟:
7.根據權利要求6所述的超材料測試單元的制作方法，其特征在于，所述超材料測試單元的制作方法還包括步驟：
8.根據權利要求6所述的超材料測試單元的制作方法，其特征在于，在所述提供第一絕緣介質層、金屬諧振層和第二絕緣介質層步驟之前，還包括步驟：仿真計算步驟，采用傳輸矩陣法建立仿真模型，計算出多層薄膜結構中的電磁波傳播特性，設計出均勻復合介電常數超材料的物理結構。
9.一種超材料透鏡，其特征在于，所述超材料透鏡包括形成有腔室的外殼及填充于所述外殼的腔室內部的多個超材料基本單元；所述超材料基本單元包括依次層疊設置的第一絕緣介質層、金屬諧振層及第二絕緣介質層，所述金屬諧振層疊設于所述第一絕緣介質層上，所述金屬諧振層包括一個圖案，所述圖案包括從內至外依次嵌套設置的多個閉合回路的金屬導線；所述第二絕緣介質層疊設于所述金屬諧振層背離于所述第一絕緣介質層的一側。
10.根據權利要求9所述的超材料透鏡，其特征在于，所述外殼設置呈燈籠形、球形、圓柱形或正多棱柱形；和/或，所述閉合回路為矩形、圓形或橢圓形。
11.根據權利要求9所述的超材料透鏡，其特征在于，所述外殼包括相對設置的頂面與底面以及連接于所述頂面與所述底面之間的弧形面；所述頂面與所述底面的距離為H，所述弧形面的最大直徑為D，D>H。
12.一種透鏡天線，其特征在于，所述透鏡天線包括如權利要求9至11任一項所述的超材料透鏡。
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【技術特征摘要】
1.一種超材料測試單元，其特征在于，所述超材料測試單元包括：
2.根據權利要求1所述的超材料測試單元，其特征在于，全部所述圖案呈陣列地布置于所述第一絕緣介質層上。
3.根據權利要求1所述的超材料測試單元，其特征在于，每個所述圖案包括等間隔排列的多個直條狀金屬導線；或者，每個所述圖案包括從內至外依次嵌套設置的多個矩形閉合回路金屬導線；或者，每個所述圖案包括從內至外依次嵌套設置的多個圓形閉合回路金屬導線。
4.根據權利要求1所述的超材料測試單元，其特征在于，所述超材料測試單元還包括設置于所述第一絕緣介質層與所述第二絕緣介質層之間的載體；所述金屬諧振層設于所述載體上。
5.根據權利要求1所述的超材料測試單元，其特征在于，所述第一絕緣介質層采用交聯聚乙烯發泡材料制成；所述第二絕緣介質層采用交聯聚乙烯發泡材料制成；所述第一絕緣介質層的厚度與所述第二絕緣介質層的厚度相同。
6.一種超材料測試單元的制作方法，其特征在于，包括如下步驟:
7.根據權利要求6所述的超材料測試單元的制作方法，其特征在于，所述超材料測試單元的制作方法還包括步驟：
8.根據權利要求6所述的超材料測試單元的制作方法，其特...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王建青，陳瀅，田建科，熊蘭，焦西斌，李天佐，肖兵，王赟，左宏，任玉文，
申請(專利權)人：西安海天天線科技股份有限公司，
類型：發明
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