[发明专利]一种超材料定向天线

说明书

本发明公开了一种超材料定向天线，包括馈源、超材料以及第一反射板。所述馈源、超材料、第一反射板依次顺序相对设置，所述馈源用于发射电磁波；所述超材料由基材以及基材上多个人造微结构组成；用于汇聚电磁波；所述第一反射板用于将汇聚的电磁波全部反射回空间。本发明的超材料定向天线体积小、简单、易于实现、成本低。

技术领域

本发明涉及天线领域，更具体地说，涉及一种超材料定向天线。

背景技术

目前，对于电磁波的定向，利用定向天线来完成，常用透镜天线来达成。在光学中，利用透镜能使放在透镜焦点上的点光源辐射出的球面波，经过透镜折射后变为平面波。透镜天线就是利用这一原理制作而成的，它由透镜和放在透镜焦点上的辐射器组成。

天线是在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。天线是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波，或者进行相反的变换。

衡量天线性能的参数有很多，如，波瓣图、有效口径、增益、方向性、阻抗等等，其中方向性是天线很重要的性能指标，方向性越强，越有利于接收机的接收。

定向天线，是指在某一个或某几个特定方向上辐射，发射及接收电磁波特别强，而在其它的方向上发射及接收电磁波则为零或极小。定向天线可以增加辐射功率的有效利用率，增加保密性，采用定向接收天线的主要目的是增加抗干扰能力。

传统定向如喇叭天线，Vivaldi天线体积较大，其余增加定向性的方法有在天线后增加背腔、反射板或者使用吸波材料等，但是这些方法往往增加天线的尺寸，同时增加天线的制作难度。

现有技术制作天线的抛物面反射，一般采用铸造或者数控机床加工，加工工艺复杂；其次要获得好的定向天线，要求抛物面的精度比较高。如果可以发明出一种具有天线抛物面优势的物体，又不需要复杂的工艺加工，而且可以省去复杂笨重的支架结构，定向天线就更容易实现。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的实现定向天线的体积大、设计不灵活以及成本高等缺陷，提供一种体积小、简单、易于实现以及成本低的超材料定向天线。

本发明解决其技术问题所采用的第一技术方案是：提供一种超材料定向天线，包括馈源、超材料以及第一反射板，所述馈源、超材料、第一反射板依次顺序相对设置，所述馈源用于发射电磁波；所述超材料由基材以及基材上多个人造微结构组成，用于汇聚电磁波；所述第一反射板用于将汇聚的电磁波全部以反射回空间。

在本发明所述的超材料定向天线中，所述馈源置于所述超材料及所述第一反射板之等效焦点处，用于使所述的第一反射板将所述的超材料汇聚的电磁波又穿透超材料后以平面波的形式全部反射回空间。

在本发明所述的超材料定向天线中，所述超材料定向天线还包括支架，用于支持所述馈源。

在本发明所述的超材料定向天线中，所述超材料定向天线还包括第二反射板，于所述馈源处设置，用于使馈源发射出的电磁波全部投射到所述的超材料上，第二反射板为光滑金属镜面。

在本发明所述的超材料定向天线中，所述超材料由多个片状基板堆叠形成，所述所有的人造微结构在空间中呈均匀性的周期阵列。

在本发明所述的超材料定向天线中，所有的人造微结构在空间中形成周期阵列。

在本发明所述的超材料定向天线中，在基材选定的情况下，通过改变人造微结构的图案、设计尺寸和/或人造微结构在空间中的排布获得想要的等效介电常数ε与等效磁导率μ从而决定所述的焦点。

在本发明所述的超材料定向天线中，所述基材由陶瓷材料、高分子材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料制得。

在本发明所述的超材料定向天线中，所述的人造微结构为一具有图案的附着在基材上的金属线。