[发明专利]一种喇叭天线

说明书

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种喇叭天线。

背景技术

喇叭天线是指波导终端张开成喇叭状的天线，其得名源于其形状。喇叭天线结构简单且方向图易于控制，可用作方向性天线也可用作馈源。

喇叭天线的辐射角度由喇叭口的尺寸决定，当需要扩大其辐射角度时，相应的需要扩大其喇叭口的尺寸。现有技术在不增大喇叭口尺寸的情况下，扩大辐射角度的方法一般为在喇叭天线前端增设凹透镜，由于凹透镜的发散效果而使得辐射的电磁波被发散从而扩大辐射角度。由于凹透镜的曲面制造困难，现有技术中还提出一种利用凸透镜以扩大天线辐射角度的解决方案，如图1所示。图1中，天线辐射的电磁波经过凸透镜汇聚后再次发散辐射出去，再次发散辐射出去的电磁波的辐射角度大于未汇聚前的电磁波的辐射角度。然而，凸透镜仍然需要制造厚度不均匀的曲面达到所需的效果，且凸透镜厚度较厚，不利于现有设备小型化的趋势。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种辐射范围较宽且辐射角度可自由控制、尺寸较小的喇叭天线。

本发明解决其技术问题，采用的技术方案是提出一种喇叭天线，其包括：天线本体以及紧贴于天线本体的口径面上或者位于天线本体口径面正前方的超材料，所述天线本体的中心轴线穿过所述超材料的中心点；所述超材料包括基材以及周期排布于基材上的多个人造金属微结构，所述超材料上的折射率呈圆形分布，圆心处的折射率最大，随着半径的增大，折射率逐渐减小，相同半径处的折射率相同。

进一步地，所述超材料上以其中心点为圆心，半径为r处的折射率为：

n(r)=n(0)*cosθ+1d*(ss-sscosθ+rsinα-(rsinα)2-(ss*tanθ+d*tanθ)2)*cosθ]]>

其中，d为超材料的厚度；ss为由所述天线本体等效的点源距超材料中心点的距离；n(0)为所述超材料中心点的折射率值；θ为天线本体等效的点源辐射的电磁波入射到超材料上的入射角；α为被超材料发散后的电磁波的出射角。

进一步地，所述天线本体的口径面形状为圆形、矩形或者梯形。

进一步地，所述多个人造金属微结构具有相同的几何形状，所述多个人造金属微结构在所述基材上呈圆形分布，圆心处的人造金属微结构尺寸最大，随着半径的增大，人造金属微结构的尺寸减小，相同半径处的人造金属微结构尺寸相同。

进一步地，所述人造金属微结构的几何形状为“工”字形，包括竖直的第一金属分支以及位于所述第一金属分支两端且垂直于所述第一金属分支的第二金属分支。

进一步地，所述几何形状还包括位于所述第二金属分支两端且垂直于所述第二金属分支的第三金属分支。