副反射面為金屬雙曲面和類橢球型超材料的微波天線制造技術

本發明專利技術公開了一種副反射面為金屬雙曲面和類橢球型超材料的微波天線，包括第一副反射面、饋源、第二副反射面及透射超材料板。所述第二副反射面是超材料面板，其是對電磁波的擴張等效于旋轉橢圓面的反射面，所述第一副反射面是旋轉雙曲面，所述第一副反射面位于所述第二副反射面的前方，并用于將從所述饋源發射過來的電磁波反射到所述第二副反射面上，所述電磁波分別經所述第二副反射面及透射超材料板調制后射出。本發明專利技術利用一個金屬旋轉雙曲面及一個等效于旋轉橢圓面的平板超材料作為副反射面進行多次反射，將波束擴寬、對口徑面上的能量分布進行調節，從而提高天線的口徑效率，可以得到良好的遠場輻射場響應，同時天線的結構也更加緊湊；此外，其加工難度小，成本低。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及通信領域，更具體地說，涉及一種副反射面為金屬雙曲面和類橢球型超材料的微波天線。
技術介紹
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Im)至300GHz (波長O. Im)。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。
技術實現思路
本專利技術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、制造成本低的副反射面為金屬雙曲面和類橢球型超材料的微波天線。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是一種副反射面為金屬雙曲面和類橢球型超材料的微波天線，其包括第一副反射面、饋源、第二副反射面及透射超材料板，所述第二副反射面是超材料面板，所述超材料面板設置有位于其中心的中心孔，所述超材料面板包括核心層及設置在核心層一側表面的反射板，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中心孔周圍且與所述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；所述第二副反射面是對電磁波的擴張等效于旋轉橢圓面的反射面，所述第二副反射面的等效焦點位于所述第一副反射面及第二副反射面之間；所述饋源設置在所述中心孔上，所述第一副反射面是旋轉雙曲面，所述透射超材料板套在所述旋轉雙曲面上，所述第一副反射面位于所述第二副反射面的前方，并用于將從所述饋源發射過來的電磁波反射到所述第二副反射面上，所述電磁波分別經所述第二副反射面及透射超材料板調制后射出。進一步地，所述饋源相位中心置于所述旋轉雙曲面的外側焦點上。進一步地，所述核心層片層還包括覆蓋人造微結構的填充層。進一步地，所述中心孔的圓心為核心層片層的中心，所述多個環形區域的折射率變化范圍相同，所述核心層片層的折射率nl(r)分布滿足如下公式 權利要求1.一種副反射面為金屬雙曲面和類橢球型超材料的微波天線，其特征在于，包括第一副反射面、饋源、第二副反射面及透射超材料板，所述第二副反射面是超材料面板，所述超材料面板設置有位于其中心的中心孔，所述超材料面板包括核心層及設置在核心層一側表面的反射板，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中心孔周圍且與所述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；所述第二副反射面是對電磁波的擴張等效于旋轉橢圓面的反射面，所述第二副反射面的等效焦點位于所述第一副反射面及第二副反射面之間； 所述饋源設置在所述中心孔上，所述第一副反射面是旋轉雙曲面，所述透射超材料板套在所述旋轉雙曲面上，所述第一副反射面位于所述第二副反射面的前方，并用于將從所述饋源發射過來的電磁波反射到所述第二副反射面上，所述電磁波分別經所述第二副反射面及透射超材料板調制后射出。2.根據權利要求I所述的副反射面為金屬雙曲面和類橢球型超材料的微波天線，其特征在于，所述饋源相位中心置于所述旋轉雙曲面的外側焦點上。3.根據權利要求2所述的副反射面為金屬雙曲面和類橢球型超材料的微波天線，其特征在于，所述核心層片層還包括覆蓋人造微結構的填充層。4.根據權利要求3所述的副反射面為金屬雙曲面和類橢球型超材料的微波天線，其特征在于，所述中心孔的圓心為核心層片層的中心，所述多個環形區域的折射率變化范圍相同，所述核心層片層的折射率nl(r)分布滿足如下公式5.根據權利要求4所述的副反射面為金屬雙曲面和類橢球型超材料的微波天線，其特征在于，所述超材料面板還包括設置在核心層另一側的匹配層，以實現從空氣到核心層的折射率匹配。6.根據權利要求5所述的副反射面為金屬雙曲面和類橢球型超材料的微波天線，其特征在于，所述透射超材料板呈圓環形，所述透射超材料板包括若干所述核心片層，所述核心片層的多個環形區域的折射率變化范圍相同，所述核心層片層的折射率n2(r)分布滿足如下公式 mmod(-v/*s,22 +r2 -s2，X) 琳)= 職.--Yd-; 其中，n2(r)表示核心層片層上半徑為r處的折射率值； s2表示第二反射面的等效焦點與透射超材料面板之間的距離； d為核心層的厚度，d = - - 1-r ； 2(nmax 'nmin) nfflax表示核心層片層上的折射率最大值； Iimin表示核心層片層上的折射率最小值； 入表不工作波長。7.根據權利要求6所述的副反射面為金屬雙曲面和類橢球型超材料的微波天線，其特征在于，所述匹配層包括多個匹配層片層，每一匹配層片層具有單一的折射率，所述匹配層的多個匹配層片層的折射率均滿足以下公式 n⑴= (( 眶+ minV2)m; 其中，m表示匹配層的總層數，i表示匹配層片層的編號，其中，靠近核心層的匹配層片層的編號為m。8.根據權利要求7所述的副反射面為金屬雙曲面和類橢球型超材料的微波天線，其特征在于，所述每一匹配層片層包括材料相同的第一基板及第二基板，所述第一基板與第二基板之間填充空氣。9.根據權利要求I至8任意一項所述的副反射面為金屬雙曲面和類橢球型超材料的微波天線，其特征在于，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。10.根據權利要求I所述的副反射面為金屬雙曲面和類橢球型超材料的微波天線，其特征在于，所述人造微結構為平面雪花本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種副反射面為金屬雙曲面和類橢球型超材料的微波天線，其特征在于，包括第一副反射面、饋源、第二副反射面及透射超材料板，所述第二副反射面是超材料面板，所述超材料面板設置有位于其中心的中心孔，所述超材料面板包括核心層及設置在核心層一側表面的反射板，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中心孔周圍且與所述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；所述第二副反射面是對電磁波的擴張等效于旋轉橢圓面的反射面，所述第二副反射面的等效焦點位于所述第一副反射面及第二副反射面之間；所述饋源設置在所述中心孔上，所述第一副反射面是旋轉雙曲面，所述透射超材料板套在所述旋轉雙曲面上，所述第一副反射面位于所述第二副反射面的前方，并用于將從所述饋源發射過來的電磁波反射到所述第二副反射面上，所述電磁波分別經所述第二副反射面及透射超材料板調制后射出。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉若鵬，季春霖，岳玉濤，楊青，
申請(專利權)人：深圳光啟創新技術有限公司，
類型：發明
國別省市：