[发明专利]一种大口径平面消色差反射阵天线

权利要求书

1.一种大口径平面消色差反射阵天线，其特征在于：包括馈源、位于馈源下方的N层超材料以及紧贴于第N层超材料层的反射层构成；其中，每层超材料层包括介质板以及非周期排布于介质板上的多种金属谐振单元；该类金属谐振单元在不同的结构参数下对入射电磁波有不同的响应，通过选择适当的金属谐振单元结构使得该层超材料对电磁波具有宏观响应；通过利用优化算法得到在一定频段内满足消色差聚焦时所需要的相位分布，再根据该相位分布结合不同结构的金属谐振单元改变入射的宽带电磁波的响应从而实现宽带连续消色差聚焦；

所述金属谐振单元为矩形金属环、圆形金属环或椭圆金属环中的一种或多种，环的宽度w的取值范围为0.1mm≦w≦1mm；

所述金属谐振单元为环形金属环，其在一个周期内的数目为一、二或三个，其周期p的取值为3mm≦p≦10mm；

针对频率在11-14GHz设计了基于两层超材料的口径为1.2m的平面消色差反射阵天线的整体模型，采用喇叭天线作为馈源，辐射口径为1.2m×1.2m，喇叭口距超材料400mm，每层超材料的介质板厚度为1mm，介电常数为3.5，损耗正切为0.0018，金属谐振单元的周期p为5mm，金属环的宽度为w=0.2mm，厚度为0.035mm，所采用的金属谐振单元为方形金属环，单个周期内的金属环数目为1或2个，位于底层超材料背面的反射层的厚度为d1=0.2mm，对于单个周期内金属环数目为1的金属谐振单元，其金属环的宽度dx1取值范围为2.4mm≦dx1≦4.8mm，在实际电磁仿真中取值间隔为0.4mm，得到了49组不同的金属谐振单元结构以及对应的49组不同的电磁响应，对于单个周期内金属环数目为2的金属谐振单元，其外层金属环的宽度dx2取值范围为3mm≦dx2≦4.8mm，电磁仿真中取值间隔为0.45mm；内层金属环距外层金属环的距离s的取值范围为0.3mm≦s≦0.5mm，电磁仿真中取值间隔为0.1mm，因此得到了225组不同的金属谐振单元以及对应的225组不同的响应，建立了数据量为274组的金属谐振单元以及对应的电磁响应的数据库，设计的平面消色差反射阵天线的超材料层中的金属谐振单元从该数据库中选取。