[发明专利]定向天线

说明书

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，雷达中的前馈主反射器天线就是主反射器为抛物面，馈源位于其焦点附近，能把馈源辐射的球面波变为平面波的定向天线。

它的工作原理与光学反射镜相似，是利用抛物主反射器的聚焦特性。由馈源发出的球面波经抛物面反射后就变换成平面波，形成沿抛物面轴向辐射最强的窄波束，抛物面天线的优点就是：在抛物反射天线的焦点处放置发射源，经过反射后的电磁波是平行波束，使天线定向传输，这是其他形状的天线难以做到的。

现有技术中，由于馈源及其支撑杆挡在主反射器的前面，对口径的遮挡会影响口径效率，影响电磁波的辐射。现有技术采用偏置抛物面天线来避免馈源及其支架对辐射的影响。如：一种为：其馈源仍置于旋转抛物面的焦点，但只取此抛物面一侧的一部分作为主反射器而使馈源不会遮挡主反射器口径的辐射，从而改善口径效率和波束旁瓣特性；另一种：偏置结构是喇叭-抛物面天线，它是由一个角锥或圆锥喇叭直接接到偏置抛物面上而成，也可利用球面的一部分作为主反射器。馈源通常置于球面半径R的1/2处，这时馈源所对的小部分球面较接近于以R/2为焦距的抛物面。

这些方法都要对主反射器进行改造，实施比较复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的馈源及其支撑杆对天线辐射影响较难改造的缺陷，提供一种提供容易改造、简单、易于实现以及成本低的散射式定向天线。

一种定向天线包括馈源、超材料单元、平板状的第一反射单元及第二反射单元，所述超材料单元包括至少一片超材料层，所述超材料层包括多个子单元，所述子单元包括第一材质和嵌入在第一材质中的第二材质；所述馈源辐射出的电磁波经超材料单元折射后而散射于第一反射单元上，第一反射单元将散射的电磁波经反射再次经超材料单元折射而散射射出，第二反射单元用于将散射射出的电磁波反射而平行传播。

进一步地，所述子单元的第一材质上形成至少一个孔，第二材质容置于所述孔中。

进一步地，所述第一材质选用陶瓷材料、高分子材料、铁电材料、铁氧材料及铁磁材料中的任意一种。

进一步地，所述第二材质选用空气、金属材料、橡胶、塑料及树脂材料中的任意一种。

进一步地，所述第一反射单元和第二反射单元均采用光滑金属镜面。

进一步地，所述超材料片层沿x方向堆叠成所述超材料单元，所述子单元以垂直于x方向的y方向为列、以同时垂直于x、y方向的z方向为行排成第一阵列，每行的各个子单元的折射率相同，每列所述子单元的折射率依次为a₁，a₂，a₃，……，a_s，b₁，b₂，b₃，……，b_m，c₁，c₂，c₃，……，c_p，各个折射率满足：

a₁≤a₂≤a₃……≤a_s，c₁≥c₂≥c₃……≥c_p；其中b₁＜a_s，b_m＜c₁，且s、p均为不小于2的自然数，m为不小于1的自然数。

进一步地，所述b₁，b₂，b₃，……，b_m之间存在以下关系：

b₁≤b₂≤b₃……≤b_q，b_q≥b_q+1≥b_q+2≥b_q+3……≥b_m，且q为小于m的自然数。

进一步地，每列所述子单元的折射率还具有如下关系：

(a₂-a₁)≥(a₃-a₂)……≥(a_s-a_s-1)≥(b₂-b₁)≥(b₃-b₂)……≥(b_q-1-b_q)，