[发明专利]计算机辅助的电磁波透镜生产方法、电磁波透镜及天线

说明书

本发明涉及计算机辅助的电磁波透镜生产方法，其是通过计算机辅助的方式得出透镜体在展平状态下的介质分布图案，使得可以将介质分布图案呈现到实体的带状料上，并依照介电常数值标记在相应的位置及轮廓形状内填充匹配的介质材料，以此制得介质带料；最后将介质带料卷制成卷制体，并由此在卷制体内形成预定结构的透镜体。本计算机辅助的电磁波透镜生产方法具有生产工序简单、所生产的电磁波透镜电磁特性良好且产品一致性高、生产效率高、可适用于广泛的目标尺寸及可实现单实体多透镜的生产等特点。本发明还涉及一种电磁波透镜和天线。

技术领域

本发明涉及通信设备生产领域，更具体地说，涉及计算机辅助的电磁波透镜生产方法、电磁波透镜及天线。

背景技术

龙伯透镜由RKLuneberg于1944年基于几何光学法提出，用作天线和散射体的应用，主要用于快速扫描系统、卫星通信系统、汽车防撞雷达、雷达反射器等领域。

龙伯透镜的经典模型是：龙伯透镜从球心到外径其介电常数应该是从2到1遵从一定的数学规律连续变化。但自然界里并不存在这样理想的结构，所以在实际设计中常用分层的、介电常数阶变的结构来逼近理论结构。

现有技术中，分层的、介电常数阶变的结构大致可分为以下三类：第一类是包裹类；第二类是卷制类，第三类是空穴类。这些不同的结构其缺点与优点同样鲜明。

包裹类结构的生产通常需要使用模具，如果层数太多则工艺太复杂且成本高昂，而且不同个体的性能一致性通常较差。

卷制类结构的分层层数虽容易做成较多层，但现有技术只能将其制成圆柱体或椭圆柱体而非经典模型的球体，且在圆柱体和椭圆柱体的中轴方向上不是符合经典模型的理论的，使得其性能效果大打折扣，以致于不能满足很多场景下的性能要求。

空穴类通常是采用3D打印的方式制成，而3D打印出来的构体通常都是单一种热熔材料，现时适用于3D打印的热熔材料要么介电常数不合适，要么密度不足够低，在面对制作大尺寸透镜时，其重量相当可观以致引起安装和使用的各种困难。

中国专利文献CN111262042B公开了“一种人工介质多层柱状透镜制造方法”，其属于卷制类结构。该制造方法制得的透镜即具有上述的卷制类结构的缺点。

为获得生产效率更高、成本更低、重量轻、性能指标更好、性能一致性更佳的龙伯透镜产品，需要对现有的产品结构及生产方法进行改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种计算机辅助的电磁波透镜生产方法，该计算机辅助的电磁波透镜生产方法具有生产工序简单、所生产的电磁波透镜电磁特性良好且产品一致性高、生产效率高、可适用于广泛的目标尺寸及可实现单实体多透镜的生产等优点。

本计算机辅助的电磁波透镜生产方法的技术方案是这样实现的：计算机辅助的电磁波透镜生产方法，其特点在于包括以下生产步骤：

1）用计算机建模制得一卷制体模型和至少一透镜体模型，所述透镜体模型是从内至外层层包裹的分层结构；对透镜体模型的各个分层均进行介电常数值的标记，在透镜体模型由内至外方向的各分层上所标记的介电常数值是越来越低的，所述的由内至外方向是指从透镜体模型的中心区域指向透镜体模型的边界；

2）在计算机上将透镜体模型放入至卷制体模型内，透镜体模型完全落入所述卷制体模型，此时将透镜体模型与卷制体模型视为一整体；

3）在计算机上将步骤2）所述的整体作展平处理，由此得到带状体模型，并且此时在带状体模型的表面上会留有介质分布图案，所述介质分布图案表达的是透镜体模型的各个分层在步骤2）所述的整体被展平处理后，它们在带状体模型上的分布位置以及轮廓形状，以及这些分布位置和轮廓形状所对应的介电常数值标记；

4）将步骤3）得到的介质分布图案呈现到实体的带状料上，并依照介电常数值标记在相应的位置及轮廓形状内填充匹配的介质材料，以此制得介质带料；