[发明专利]一种微波天线

权利要求书

1.一种微波天线，包括一侧开口的外壳以及设置在外壳另一侧的馈源，其特征在于：还包括与所述馈源间隔预设距离且相对设置的用于将所述馈源辐射的电磁波发散的第一超材料以及紧贴于所述第一超材料边缘的第二超材料，所述馈源的中心轴线穿过所述第一超材料的中心点；所述第二超材料由多片厚度相等、折射率分布相同的第二超材料片层构成，所述第二超材料片层包括第二基材以及周期排布于第二基材上的多个第二人造微结构，所述第二超材料片层的折射率分布通过如下步骤得到：

S1：在微波天线未设置第二超材料的情况下，用空气填充第二超材料区域并标注出各第二超材料片层的边界，测试并记录所述馈源辐射的电磁波在第i层第二超材料片层前表面的初始相位其中，第i层第二超材料片层前表面中心点处的初始相位为

S2：根据公式得到第二超材料后表面的相位Ψ，

其中，d为每层第二超材料片层的厚度，λ为馈源辐射的电磁波波长，n_max’为所述第二超材料所具有的最大折射率值，M为构成所述第二超材料的第二超材料片层的总层数；

S3：根据公式得到第二超材料片层各点的折射率n(y)，

其中，y为第二超材料片层上任一点距第二超材料片层中心轴线的距离。

2.如权利要求1所述的微波天线，其特征在于：所述第一超材料包括多个第一超材料片层，每一第一超材料片层包括第一基材以及周期排布于第一基材上的多个第一人造微结构，所述第一超材料片层的折射率呈圆形分布，圆心处的折射率最小，以其中心点为圆心随着半径的增大折射率逐渐增大，相同半径处的折射率相同。

3.如权利要求2所述的微波天线，其特征在于：同一第一超材料片层上的所有第一人造微结构具有相同的几何形状，且在第一基材上呈圆形排布，圆心处的第一人造微结构几何尺寸最小，以其中心点为圆心随着半径的增大第一人造微结构尺寸逐渐增大，相同半径处的第一人造微结构几何尺寸相同。

4.如权利要求2或3所述的微波天线，其特征在于：所述第一超材料片层上以其中心点为圆心，半径为R处的折射率分布为：

n_(R)＝n_min+KR或n_(R)＝n_min+KR²或n_(R)＝n_min*K^R

其中，K为常数，n_min为所述第一超材料片层的最小折射率值。

5.如权利要求2所述的微波天线，其特征在于：所述第一基材与所述第二基材材质相同，所述第一基材与所述第二基材由高分子材料、陶瓷材料、铁电材料、铁氧材料或者铁磁材料制成。

6.如权利要求2所述的微波天线，其特征在于：所述第一人造微结构与所述第二人造微结构材质和几何形状相同。

7.如权利要求6所述的微波天线，其特征在于：所述第一人造微结构与所述第二人造微结构为具有“工”字形几何形状的金属微结构，所述金属微结构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两个第二金属分支。

8.如权利要求7所述的微波天线，其特征在于：所述金属微结构还包括位于每一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。

9.如权利要求6所述的微波天线，其特征在于：所述第一人造微结构与所述第二人造微结构为具有平面雪花型的几何形状的金属微结构，所述金属微结构包括相互垂直的两条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。

10.如权利要求9所述的微波天线，其特征在于：所述两条第一金属分支过中点垂直相交，所述第二金属分支中点与所述第一金属分支端点重合。