[发明专利]一种卡塞格伦型超材料天线

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，更具体地说，涉及一种卡塞格伦型超材料天线。

背景技术

卡塞格伦天线由三部分组成，即主反射器、副反射器和辐射源。其中主反射器为旋转抛物面，副反射面为旋转双曲面。在结构上，双曲面的一个焦点与抛物面的焦点重合，双曲面焦轴与抛物面的焦轴重合，而辐射源位于双曲面的另一焦点上，如下图所示。它是由副反射器对辐射源发出的电磁波进行的一次反射，将电磁波反射到主反射器上，然后再经主反射器反射后获得相应方向的平面波波束，以实现定向发射。

可见，传统的卡塞格伦天线的主反射器需要加工成精度很高的抛物面，但是，加工这样精度高的抛物面，难度非常大，而且成本相当的高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有的卡塞格伦天线加工不易、成本高的缺陷，提供一种加工简单、制造成本低的卡塞格伦型超材料天线。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种卡塞格伦型超材料天线，包括馈源、设置在馈源前方的的反射元件及设置在馈源后方的汇聚超材料板，所述汇聚超材料板包括核心层，所述核心层包括至少一个核心层片层，所述核心层片层包括片状的基材以及设置在基材上的多个人造微结构，以基材的中心为圆心，所述核心层片层上相同半径处的折射率相同，随着半径的增大折射率逐渐减小，该圆心与馈源的连线垂直于核心层片层。

进一步地，所述核心层片层还包括覆盖人造微结构的填充层。

进一步地，所述核心层包括多个折射率分布相同且相互平行的核心层片层。

进一步地，所述汇聚超材料板还包括设置在核心层两侧的匹配层，以实现从空气到核心层的折射率匹配。

进一步地，所述核心层片层的折射率n(r)分布满足如下公式：

n(r)=nmax-l2+r2-l2d;]]>

其中，n(r)表示核心层片层上半径为r处的折射率值；

l为反射元件到与其靠近的匹配层的距离，或l为反射元件到核心层的距离；

d为核心层的厚度，d=l2+R2-l2(nmax-nmin);]]>

R表示最大半径；

n_max表示核心层片层上的折射率最大值；

n_min表示核心层片层上的折射率最小值。

进一步地，所述核心层的每一核心层片层的多个人造微结构形状相同，相同半径处的多个人造微结构具有相同的几何尺寸，且随着半径的增大人造微结构的几何尺寸逐渐减小。

进一步地，所述匹配层具有多个匹配层片层，所述多个匹配层片层的折射率分布满足以下公式：

n(i)＝(n_min/n(r))^i/(m+1)；

其中，n(r)为核心层片层的折射率分布；

n_min表示核心层片层上的折射率最小值；

m表示匹配层的总层数；