[发明专利]一种紧缩场产生装置

说明书

技术领域

本发明涉及天线测试领域，尤其涉及一种基于超材料的紧缩场产生装置。

背景技术

紧缩场是一种在近距离内靠光滑的反射面，包括单反射面和双反射面，将馈源发出的球面波变为平面波的测试设备。它所产生的平面波环境，可以充分满足天线方向图的测试要求，从而达到在近距离内对天线进行测试的目的。紧缩场系统上可以分为紧缩场天线部分和微波暗室部分。在现有技术中，紧缩场天线部分是采用精密的反射面，将点源产生的球面波在近距离内变换为平面波的一套装置，通常按照设计要求，将天线部分的位置准确地安装于微波暗室中，并调节好水平度，通过对紧缩场天线反射面边缘的处理和微波暗室的配合，在空间测试区域创造出一个静区，在静区里可以模拟被测物在无反射的自由空间中的辐射特性。

与室外远场和室内近场比较，紧缩场主要具有以下特点：

1、安装在微波暗室的紧缩场具有较好的保密性；

2、安装在室内的紧缩场受气候环境影响小，改善了测试条件，进而提高了RCS(Radar Cross-Section，雷达散射截面)的测量效率；

3、可以将室外远场测试问题转换为暗室内近距离测试问题。

这些特点决定了紧缩场是研究电磁散射的重要测试设备，也是高性能雷达天线测试、卫星整星测试、飞机反射特性测试等系统性能测试的重要基础设施。同时，紧缩场技术在军事领域越来越发挥着不可替代的作用。无论是卫星、飞机，还是导弹、坦克、大炮等大型武器装备的隐身性能测试、调整等，都依赖于发挥紧缩场的技术作用。可以说，紧缩场的技术水平如何，不仅制约着军队武器装备的性能与质量，也关系到一个国家的国防安全问题。因此，当今各大军事强国都把紧缩场系统作为国防战略技术之一，重点加以研究和发展。

目前，国内外从事电磁产品研发和技术研究的公司及科研院所，一般都建立了自己的紧缩场系统，使用起来非常方便和快捷。紧缩场系统作为现代天线测试的先进设备，无疑具有越来越重要的技术进步意义和极其广泛的运用前景。

但现有设计仍存在一定的问题：采用的光滑反射面是抛物面状，且反射面必须很大，大约比测试静区大三倍，制造抛物面状反射面的机械平台十分复杂，要达到较好的反射面工艺也比较困难，表面处理依赖度高，造价昂贵，且馈源位置必须置于反射面的焦点上，否则没法达到球面波与平面波的转换，而反射面的焦点与光滑反射面的距离给制造工艺精度造成了很大困难。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术制造光滑反射面必须很大，且工艺困难、复杂，造价昂贵的缺陷，提供一种基于超材料的紧缩场产生装置，该装置采用超材料制造紧缩场的天线部分，将球面电磁波转换为平面电磁波，制造简单，价格便宜。

为了达到上述目的，本发明采用的如下技术方案：

一种紧缩场产生装置，所述装置包括馈源，所述装置还包括设置在所述馈源前方的超材料面板，所述超材料面板包括核心层，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第一基材以及设置在所述第一基材上的多个人造微结构，所述核心层片层按照折射率分布可划分为位于中间位置的圆形区域以及分布在圆形区域周围且与所述圆形区域共圆心的多个环形区域，所述圆形区域及环形区域内相同半径处的折射率相同，且在圆形区域及环形区域各自的区域内随着半径的增大折射率逐渐减小，所述圆形区域的折射率的最小值小于与其相邻的环形区域的折射率的最大值，相邻两个环形区域，处于内侧的环形区域的折射率的最小值小于处于外侧的环形区域的折射率的最大值。

进一步地，所述第一基材包括片状的第一前基板及第一后基板，所述多个第一人造微结构夹设在第一前基板与第一后基板之间。

进一步地，所述核心层包括多个厚度相同且折射率分布相同的核心层片层。

进一步地，所述圆心为核心层片层的中心，所述圆形区域以及多个环形区域的折射率变化范围相同，所述核心层片层的折射率n(r)分布满足如下公式：