[发明专利]一种前馈式微波天线

说明书

技术领域

本发明涉及天线领域，更具体地说，涉及一种前馈式微波天线。

背景技术

现有的前馈式微波天线，通常由金属抛物面及位于金属抛物面焦点的辐射源构成，金属抛物面的作用为将外部的电磁波反射给辐射源或将辐射源发射的电磁波反射出去。金属抛物面的面积以及金属抛物面的加工精度直接决定微波天线的各项参数，例如增益、方向性等。

但现有的前馈式微波天线存在以下缺点：一是从金属抛物面反射的电磁波部分会被辐射源阻挡造成一定的能量损失，二是金属抛物面制作困难，成本较高。金属抛物面通常利用模具铸造成型或者采用数控机床进行加工的方法。第一种方法的工艺流程包括：制作抛物面模具、铸造成型抛物面和进行抛物反射面的安装。工艺比较复杂，成本高，而且抛物面的形状要比较准确才能实现天线的定向传播，所以对加工精度的要求也比较高。第二种方法采用大型数控机床进行抛物面的加工，通过编辑程序，控制数控机床中刀具所走路径，从而切割出所需的抛物面形状。这种方法切割很精确，但是制造这种大型数控机床比较困难，而且成本比较高。

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，提出一种加工简单、成本低廉、增益较高的前馈式微波天线。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，提出一种前馈式微波天线，包括固定于天线罩上的馈源、与所述馈源相对设置的金属反射板，设置于金属反射板内侧表面的超材料，与所述天线罩、所述金属反射板构成密封腔体的外壳；所述超材料包括多片折射率分布相同的功能超材料片层，所述功能超材料片层包括基材以及在基材上周期排布的多个第一人造金属微结构，所述功能超材料片层上以其中心点为圆心，半径为r处的折射率n₀(r)为：

其中，ss为馈源距所述超材料表面的垂直距离，λ为馈源辐射的电磁波的波长，n_max为所述超材料的最大折射率值，n_min为所述超材料的最小折射率值。

进一步地，所述功能超材料片层还包括覆盖于所述多个第一人造金属微结构上的覆盖层，所述覆盖层的材质和厚度均与所述基材的材质和厚度相同。

进一步地，所述超材料还包括设置于所述功能超材料片层上的多片折射率分布不同的匹配超材料片层。

进一步地，所述匹配层包括沿馈源辐射电磁波方向依次排列的第一匹配超材料片层、第二匹配超材料片层、第三匹配超材料片层以及第四匹配超材料片层，所述第一匹配超材料片层包括基材以及在基材上周期排布的第二人造金属微结构，所述第二匹配超材料片层包括基材以及在基材上周期排布的第三人造金属微结构，所述第三匹配超材料片层包括基材以及在基材上周期排布的第四人造金属微结构，所述第四匹配超材料片层包括基材以及在基材上周期排布的第五人造金属微结构；所述第一匹配超材料片层折射率分布均匀，其各点折射率均为所述超材料最小折射率n_min；所述第二匹配超材料片层以其中心点为圆心，半径为r的折射率所述第三匹配超材料片层以其中心点为圆心，半径为r的折射率所述第四匹配超材料片层以其中心点为圆心，半径为r的折射率

进一步地，所述覆盖层与所述基材的厚度均为0.4毫米，所述第一人造金属微结构的厚度为0.018毫米。

进一步地，所述第一至第四匹配超材料片层均还包括覆盖于所述第二至第五人造金属微结构上的覆盖层。

进一步地，所述覆盖层与所述基材厚度均为0.4毫米，所述第二至第五人造金属微结构的厚度均为0.018毫米。

进一步地，所述第一至第五人造金属微结构均为铜线或银线构成的金属微结构，所述金属微结构通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻的方法分别附着于基材上。

进一步地，所述金属微结构呈平面雪花状，所述金属微结构具有相互垂直平分的第一金属线及第二金属线，所述第一金属线与第二金属线的长度相同，所述第一金属线两端连接有相同长度的两个第一金属分支，所述第一金属线两端连接在两个第一金属分支的中点上，所述第二金属线两端连接有相同长度的两个第二金属分支，所述第二金属线两端连接在两个第二金属分支的中点上，所述第一金属分支与第二金属分支的长度相等。

进一步地，所述平面雪花状的金属微结构的第一金属线与第二金属线均设置有两个弯折部，所述平面雪花状的金属微结构绕垂直于第一金属线与第二金属线交点的轴线向任意方向旋转90度的图形都与原图重合。