[发明专利]阵列式超材料天线

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，更具体地说，涉及一种阵列式超材料天线。

背景技术

阵列天线是一类由两个或两个以上天线单元规则或随机排列并通过适当激励获得预定辐射特性的特殊天线。就发射天线来说，简单的辐射源比如点源，对称振子源是常见的构成阵列天线的辐射源。它们按照直线或者更复杂的形式，根据天线馈电电流，间距，电长度等不同参数来构成阵列，以获取最好的辐射方向性。

现有技术是通过把各个实际的天线单元一个个加工出来，并排列起来以实现平面阵列，比如说平面缝隙天线阵列，就是在导体上割出一个个特定尺寸，相距特定间距的缝隙。

现有技术形成阵列天线的方法很机械，就是重复一个个天线单元的加工，加工工艺复杂，制造成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术阵列式天线加工工艺复杂，制造成本高的缺陷，提供一种加工简单、制造成本低的阵列式超材料天线。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种阵列式超材料天线，所述天线由多个超材料组成，每一超材料均由至少一个片层组成，每一片层包括片状的基材以及设置在基材上的多个人造孔结构。

进一步地，所述多个超材料为汇聚超材料、发散超材料及偏折超材料中的一种或其组合。

进一步地，每一超材料均由多个相互平行的片层堆叠形成。

进一步地，所述基材分成多个相同的基材单元，每一基材单元与其上的人造孔结构构成一个超材料单元，每一基材单元的长、宽及高的尺寸均不大于入射电磁波波长的五分之一。

进一步地，所述每一基材单元为一立方体，所述每一基材单元的边长为入射电磁波波长的十分之一。

进一步地，所述汇聚超材料每一片层上的所有超材料单元的折射率以片层的中心为圆心呈圆形分布，处于同一半径上的超材料单元其折射率相同，并且处于任一半径所在的直线方向上的多个超材料单元的折射率均由外侧向片层中心依次增大。

进一步地，所述汇聚超材料每一片层的多个人造孔结构形状相同，所述多个人造孔结构中填充有折射率大于基材的介质，处于同一半径上的的人造孔结构其体积相同，并且处于任一半径所在的直线方向上的多个人造孔结构的体积均由外侧向片层中心依次增大。

进一步地，所述汇聚超材料每一片层的多个人造孔结构形状相同，所述多个人造孔结构中填充有折射率小于基材的介质，处于同一半径上的的人造孔结构其体积相同，并且处于任一半径所在的直线方向上的多个人造孔结构的体积均由外侧向片层中心依次减小。

进一步地，所述发散超材料每一片层上的所有超材料单元的折射率以片层的中心为圆心呈圆形分布，处于同一半径上的超材料单元其折射率相同，并且处于任一半径所在的直线方向上的多个超材料单元的折射率均由外侧向片层中心依次减小。

进一步地，所述发散超材料每一片层的多个人造孔结构形状相同，所述多个人造孔结构中填充有折射率大于基材的介质，处于同一半径上的的人造孔结构其体积相同，并且处于任一半径所在的直线方向上的多个人造孔结构的体积均由外侧向片层中心依次减小。

进一步地，所述发散超材料每一片层的多个人造孔结构形状相同，所述多个人造孔结构中填充有折射率小于基材的介质，处于同一半径上的的人造孔结构其体积相同，并且处于任一半径所在的直线方向上的多个人造孔结构的体积均由外侧向片层中心依次增大。

进一步地，所述偏折超材料每一片层上的所有超材料单元呈矩形阵列分布，同一行或同一列的多个超材料单元其折射率由一端向另一端依次减小。

进一步地，所述偏折超材料每一片层的多个人造孔结构形状相同，所述多个人造孔结构中填充有折射率大于基材的介质，处于同一行或同一列的多个人造孔结构的体积由一端向另一端依次增大。

进一步地，所述偏折超材料每一片层的多个人造孔结构形状相同，所述多个人造孔结构中填充有折射率小于基材的介质，处于同一行或同一列的多个人造孔结构的体积由一端向另一端依次减小。

根据本发明的阵列式超材料天线，利用超材料技术来实现，加工工艺简单，制造成本低，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明的阵列式超材料天线的结构示意图；

图2是本发明一种形式的超材料单元的结构示意图；

图3是本发明的汇聚超材料每一片层的折射率分布示意图；

图4是本发明的一种汇聚超材料的结构示意图；

图5是本发明的另一种汇聚超材料的结构示意图；