一種緊縮場產生裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種用于天線測試的緊縮場裝置，公開了一種緊縮場產生裝置，該裝置包括饋源以及超材料面板，饋源為喇叭饋源，且在喇叭內填充有發散超材料介質，超材料面板包括核心層，核心層包括核心層片層，核心層片層包括圓形區域及分布在圓形區域周圍的多個環形區域，圓形區域及環形區域內相同半徑處的折射率相同，且在圓形區域及環形區域各自的區域內隨著半徑的增大折射率逐漸減小，相鄰兩個區域，處于內側的區域的折射率的最小值小于處于外側的區域的折射率的最大值。根據本發明專利技術的緊縮場產生裝置，由片狀的超材料面板代替了傳統的拋物狀反射面，制造加工更加容易，成本更加低廉。

【技術實現步驟摘要】
一種緊縮場產生裝置
本專利技術涉及天線測試領域，尤其涉及一種基于超材料的緊縮場產生裝置。
技術介紹
緊縮場是一種在近距離內靠光滑的反射面，包括單反射面和雙反射面，將饋源發出的球面波變為平面波的測試設備。它所產生的平面波環境，可以充分滿足天線方向圖的測試要求，從而達到在近距離內對天線進行測試的目的。緊縮場系統上可以分為緊縮場天線部分和微波暗室部分。在現有技術中，緊縮場天線部分是采用精密的反射面，將點源產生的球面波在近距離內變換為平面波的一套裝置，通常按照設計要求，將天線部分的位置準確地安裝于微波暗室中，并調節好水平度，通過對緊縮場天線反射面邊緣的處理和微波暗室的配合，在空間測試區域創造出一個靜區，在靜區里可以模擬被測物在無反射的自由空間中的輻射特性。與室外遠場和室內近場比較，緊縮場主要具有以下特點：1、安裝在微波暗室的緊縮場具有較好的保密性；2、安裝在室內的緊縮場受氣候環境影響小，改善了測試條件，進而提高了RCS(RadarCross-Section，雷達散射截面)的測量效率；3、可以將室外遠場測試問題轉換為暗室內近距離測試問題。這些特點決定了緊縮場是研究電磁散射的重要測試設備，也是高性能雷達天線測試、衛星整星測試、飛機反射特性測試等系統性能測試的重要基礎設施。同時，緊縮場技術在軍事領域越來越發揮著不可替代的作用。無論是衛星、飛機，還是導彈、坦克、大炮等大型武器裝備的隱身性能測試、調整等，都依賴于發揮緊縮場的技術作用。可以說，緊縮場的技術水平如何，不僅制約著軍隊武器裝備的性能與質量，也關系到一個國家的國防安全問題。因此，當今各大軍事強國都把緊縮場系統作為國防戰略技術之一，重點加以研究和發展。目前，國內外從事電磁產品研發和技術研究的公司及科研院所，一般都建立了自己的緊縮場系統，使用起來非常方便和快捷。緊縮場系統作為現代天線測試的先進設備，無疑具有越來越重要的技術進步意義和極其廣泛的運用前景。但現有設計仍存在一定的問題：采用的光滑反射面是拋物面狀，且反射面必須很大，大約比測試靜區大三倍，制造拋物面狀反射面的機械平臺十分復雜，要達到較好的反射面工藝也比較困難，表面處理依賴度高，造價昂貴，且饋源位置必須置于反射面的焦點上，否則沒法達到球面波與平面波的轉換，而反射面的焦點與光滑反射面的距離給制造工藝精度造成了很大困難。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術制造光滑反射面必須很大，且工藝困難、復雜，造價昂貴的缺陷，提供一種基于超材料的緊縮場產生裝置，該裝置采用超材料制造緊縮場的天線部分，將球面電磁波轉換為平面電磁波，制造簡單，價格便宜。為了達到上述目的，本專利技術采用的如下技術方案：一種緊縮場產生裝置，所述裝置包括饋源，所述裝置還包括設置在所述饋源前方的超材料面板，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，所述核心層片層包括片狀的第一基材以及設置在所述第一基材上的多個人造微結構，所述饋源為喇叭饋源，其中喇叭內填充有具有電磁波發散功能的發散超材料介質，所述發散超材料介質由多個不同橫截面積的發散片層堆疊而成，所述發散片層的折射率以其中心為圓心呈圓形分布，且相同半徑處的折射率相同，隨著半徑的增大折射率逐漸減小；所述核心層片層按照折射率分布可劃分為位于中間位置的圓形區域以及分布在圓形區域周圍且與所述圓形區域共圓心的多個環形區域，所述圓形區域及環形區域內相同半徑處的折射率相同，且在圓形區域及環形區域各自的區域內隨著半徑的增大折射率逐漸減小，所述圓形區域的折射率的最小值小于與其相鄰的環形區域的折射率的最大值，相鄰兩個環形區域，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。進一步地，所述第一基材包括片狀的第一前基板及第一后基板，所述多個第一人造微結構夾設在第一前基板與第一后基板之間。進一步地，所述核心層包括多個厚度相同且折射率分布相同的核心層片層。進一步地，所述圓心為核心層片層的中心，所述圓形區域以及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n(r)分布滿足如下公式：其中，i表示核心層片層分段數，i＝1表示核心層片層第一段、i＝2表示核心層片層第二段、……、i＝p表示核心層片層的第p段，所述核心層片層第一段最靠近核心層片層的中心；ni(r)表示核心層片層第i段上半徑為r處的折射率值；nmin表示核心層片層的折射率的最小值；λ表示電磁波波長；r表示核心層片層上任意一點距離核心層片層中心的距離；s為饋源等效點到超材料面板的垂直距離；ai表示核心層片層第i段距離核心層片層中心的最大值；d表示所述核心層的厚度。進一步地，所述超材料面板還包括對稱分布在核心層兩側表面的阻抗匹配層，所述阻抗匹配層包括厚度相同的多個阻抗匹配層片層，所述阻抗匹配層片層包括片狀的第二基材以及設置在第二基材上的多個第二人造微結構，所述阻抗匹配層片層的折射率分布滿足如下公式：λ＝(nmax-nmin)*(d+2*d1)；其中，j表示阻抗匹配層片層的編號，靠近饋源的阻抗匹配層片層的編號為m，由饋源向核心層方向，編號依次減小，靠近核心層的阻抗匹配層片層的編號為1；上述的nmax與nmin與核心層片層的折射率的最大值與最小值相同；r表示阻抗匹配層片層上任意一點到其中心的距離；λ表示電磁波波長；d1為阻抗匹配層的厚度；d為核心層的厚度。進一步地，所述第二基材包括片狀的第二前基板及第二后基板，所述多個第二人造微結構夾設在第二前基板與第二后基板之間。進一步地，所述第一人造微結構及第二人造微結構均為由銅線或銀線構成的金屬微結構，所述金屬微結構通過蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻的方法分別附著在第一基材及第二基材上。進一步地，所述金屬微結構呈平面雪花狀，所述金屬微結構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上，所述第一金屬分支與第二金屬分支的長度相等。進一步地，所述平面雪花狀的金屬微結構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，相應的第三金屬分支的中點分別與第一金屬分支及第二金屬分支的端點相連。進一步地，所述平面雪花狀的金屬微結構的第一金屬線與第二金屬線均設置有兩個彎折部，所述平面雪花狀的金屬微結構繞垂直于第一金屬線與第二金屬線交點的軸線向任意方向旋轉90度的圖形都與原圖重合。本專利技術相對于現有技術，具有以下有益效果：本專利技術一種緊縮場產生裝置通過采用超材料面板將從饋源出射的球面電磁波調制為平面電磁波，制造超材料面板工藝簡單，加工材料為價格便宜的介質基板，成本降低，且采用超薄超材料面板使得饋源與超材料面板之間的距離減小，測試靜區與超材料面板的面積比例是1:1的關系，比采用光滑拋物狀反射面大大的減少了面積，節約了成本；同時本專利技術通過在饋源喇叭內填充具有電磁波發散功能的發散超材料介質，大大降低了饋源到超材料面板之間的距離，減小了緊縮場產生裝置的體積。附圖說明圖1是本專利技術的緊縮場產生裝置的結構示意圖；圖2是本專利技術的核心層片層其中一個超材料單元的透視示意圖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種緊縮場產生裝置，所述裝置包括饋源，其特征在于，所述裝置還包括設置在所述饋源前方的超材料面板，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，所述核心層片層包括片狀的第一基材以及設置在所述第一基材上的多個人造微結構，所述饋源為喇叭饋源，其中喇叭內填充有具有電磁波發散功能的發散超材料介質，所述發散超材料介質由多個不同橫截面積的發散片層堆疊而成，所述發散片層的折射率以其中心為圓心呈圓形分布，且相同半徑處的折射率相同，隨著半徑的增大折射率逐漸減小；所述核心層片層按照折射率分布可劃分為位于中間位置的圓形區域以及分布在圓形區域周圍且與所述圓形區域共圓心的多個環形區域，所述圓形區域及環形區域內相同半徑處的折射率相同，且在圓形區域及環形區域各自的區域內隨著半徑的增大折射率逐漸減小，所述圓形區域的折射率的最小值小于與其相鄰的環形區域的折射率的最大值，相鄰兩個環形區域，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。

【技術特征摘要】
1.一種緊縮場產生裝置，所述裝置包括饋源，其特征在于，所述裝置還包括設置在所述饋源前方的超材料面板，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，所述核心層片層包括片狀的第一基材以及設置在所述第一基材上的多個第一人造微結構，所述饋源為喇叭饋源，其中喇叭內填充有具有電磁波發散功能的發散超材料介質，所述發散超材料介質由多個不同橫截面積的發散片層堆疊而成，所述發散片層的折射率以其中心為圓心呈圓形分布，且相同半徑處的折射率相同，隨著半徑的增大折射率逐漸減小；所述核心層片層按照折射率分布可劃分為位于中間位置的圓形區域以及分布在圓形區域周圍且與所述圓形區域共圓心的多個環形區域，所述圓形區域及環形區域內相同半徑處的折射率相同，且在圓形區域及環形區域各自的區域內隨著半徑的增大折射率逐漸減小，所述圓形區域的折射率的最小值小于與其相鄰的環形區域的折射率的最大值，相鄰兩個環形區域，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。2.根據權利要求1所述的一種緊縮場產生裝置，其特征在于，所述第一基材包括片狀的第一前基板及第一后基板，所述多個第一人造微結構夾設在第一前基板與第一后基板之間。3.根據權利要求1所示的一種緊縮場產生裝置，其特征在于，所述核心層包括多個厚度相同且折射率分布相同的核心層片層，多個核心層片層壓合一體。4.根據權利要求1所示的一種緊縮場產生裝置，其特征在于，所述圓心為核心層片層的中心，所述圓形區域以及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n(r)分布滿足如下公式：其中，i表示核心層片層分段數，i＝1表示核心層片層第一段、i＝2表示核心層片層第二段、……、i＝p表示核心層片層的第p段，所述核心層片層第一段最靠近核心層片層的中心；ni(r)表示核心層片層第i段上半徑為r處的折射率值；nmin表示核心層片層的折射率的最小值；λ表示電磁波波長；r表示核心層片層上任意一點距離核心層片層中心的距離；s為饋源等效點到超材料面板的垂直距離；ai表示核心層片層第i段距離核心層片層中心的最大值；d表示所述核心層的厚度。5.根據權利要求...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉若鵬，季春霖，岳玉濤，李星昆，
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：