[发明专利]一种前馈式雷达天线

说明书

技术领域

本发明涉及雷达天线领域，更具体地说，涉及一种使用超材料的前馈式雷达天线。

背景技术

如图1所示，前馈式抛物面天线包括馈源1、主反射面2以及支架3，所述馈源1安装于主反射面2的焦点处，馈源1的口面与主反射面2的口面相对，由主反射面2反射的电磁波集中射入馈源内。前馈式抛物面天线的优点是馈源对空中电磁波的遮挡小，结构简单，成本低，安装调试容易，但是大口径的前馈式抛物面天线具有如下缺点：安装调试高频头部不方便，而且高频头位于抛物面焦点处，太阳光有时候被聚焦到高频头上，使高频头的温度升高，降低了信号的信噪比，对高频头的可靠性和寿命也有一定的影响。

再者，为了制造抛物面反射面通常利用模具铸造成型或者采用数控机床进行加工的方法。第一种方法的工艺流程包括：制作抛物面模具、铸造成型抛物面和进行抛物面反射器地安装。工艺比较复杂，成本高，而且抛物面的形状要比较准确才能实现雷达天线的定向传播，所以对加工精度的要求也比较高。第二种方法采用大型数控机床进行抛物面的加工，通过编辑程序，控制数控机床中刀具所走路径，从而切割出所需的抛物面形状。这种方法切割很精确，但是制造这种大型数控机床比较困难，而且成本比较高。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术制造抛物面反射面的问题，提供前馈式雷达天线，该天线采用了平板超材料，节约了天线的空间，改进了电磁波大角度入射的偏折问题，提高了能量辐射的效率；同时也提高了天线的前后比，使天线的方向性更好，同时也解决了避免制造高精度的抛物面反射面的困难。

为了达到上述目的，本发明采用的如下技术方案：

一种前馈式雷达天线，所述天线包括：馈源，用于辐射电磁波；超材料面板，用于将所述馈源辐射出的电磁波从球面电磁波转化为平面电磁波，所述天线还包括紧贴于所述超材料面板一侧的反射板，用于将电磁波反射到超材料面板进行汇聚折射并向远处辐射，所述超材料面板包括多个具有折射率相同分布的多个核心层，所述每一核心层包括多个超材料单元，所述超材料单元包括单元基材以及人造微结构，所述超材料面板的每一核心层的折射率以其中心为圆心呈圆形分布，且随着半径的增加折射率逐渐减小，且半径相同处的折射率相同。

进一步地，所述超材料单元还包括第一填充层，所述人造微结构位于所述单元基材和第一填充层之间，所述第一填充层内填充的材料包括空气、人造微结构以及与所述单元基材相同材料的介质。

进一步地，所述超材料面板还包括分布于所述核心层一侧的多个渐变层，所述每一渐变层均包括片状的基板层、片状的第二填充层以及设置在所述基板层和填充层之间的空气层。

进一步地，所述第二填充层内填充的介质包括空气以及与所述基板层相同材料的介质。

进一步地，所述超材料面板的每一核心层的折射率以其中心为圆心随着半径r的变化规律如以下表达式：

n(r)=nmax-ss2+r2-ss2d;]]>

式中n_max表示所述每一核心层中的最大折射率值，d表示所有核心层的总厚度，ss表示所述馈源到最靠近馈源位置的核心层的距离，n(r)表示所述多个核心层内半径r处折射率值。

进一步地，所述超材料面板的每一渐变层内的折射率均匀分布的，且多个渐变层间折射率分布的变化规律如以下表达式：