[发明专利]一种微波天线

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种微波天线。

背景技术

微波天线是通信技术领域中较常用和较重要的一种天线，其用于点对点通信，工作频率通常为12GHZ至15GHZ。现有的微波天线通常采用喇叭天线作为馈源且成抛物面状，喇叭天线发出的电磁波经过抛物面状的外壳汇聚后向外辐射。

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，提出一种方向性良好的微波天线。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，提出一种微波天线，其包括一侧开口的外壳以及设置在外壳另一侧的馈源，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∩，

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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

本发明第一超材料将馈源辐射的电磁波发散，使得馈源近场辐射范围增大；第二超材料将电磁波转换为平面电磁波辐射、提高了天线方向性，且本发明中构成第二超材料的第二超材料片层上的折射率分布通过初始相位法得到，其计算过程易于实现程序化、代码化，使用者仅需掌握代码的使用即可，便于大规模推广。

附图说明

图1为构成超材料的基本单元的立体结构示意图；

图2为本发明微波天线的结构示意图；

图3为本发明第一超材料立体结构示意图；