[发明专利]一种蜂窝状超宽带高增益六边形阵列介质透镜

说明书

本发明公开了一种蜂窝状超宽带高增益六边形阵列介质透镜，所述介质透镜包括：离散介质透镜和馈源天线，其中，所述离散介质透镜包括呈阵列分布的若干介质单元结构，且每个所述介质单元结构包括依次设置的空气柱、介质柱和十字形介质柱，其中，所述空气柱和所述介质柱均为正六边形，所述介质柱的一端设置有正六边形凹槽结构，所述空气柱位于所述介质柱的所述正六边形凹槽结构中，所述十字形介质柱的一端与远离所述空气柱的所述介质柱的一端相连接。本发明提供一种生物仿生型蜂窝状超宽带高增益六边形阵列介质透镜，可以实现电磁波由球面波到平面波的转换，同时实现线极化与圆极化转换，还能实现天线增益在大的频带宽度内增益的提升。

技术领域

本发明属于微波无源器件和微波通信技术领域，具体涉及一种蜂窝状超宽带高增益六边形阵列介质透镜。

背景技术

电磁波的极化状态是电磁波的一个重要特性，表征为在空间给定点上电场强度矢量的取向随时间变化的特性，并用电场强度矢量的端点随时间变化的轨迹来描述，包含线极化、圆极化和椭圆极化三种极化类型。很多情况下，电磁波的极化方向在实际应用中起到十分关键的作用，这种特性被用于反射面天线、成像系统、传感器以及天线雷达罩等。传统的电磁波极化调控方法包括光栅调控，双色性晶体调控，以及双折射效应调控等。根据这些原理制造出的设备的尺寸远大于工作频段的电磁波波长，构造起来相当复杂而且制作成本很高。超材料(人工电磁材料)是一种人工构造的具有特殊电磁特性的材料，这些特殊的电磁特性使它能够控制电磁波的传输特性，其中就包括电磁波的极化特性。

在现代雷达和无线通信中，仅靠线极化天线已很难满足要求。高增益、圆极化天线由于其具有抗雨雾干扰、抗多径效应等特性受到了广泛的关注。将超材料圆极化器件与传统线极化天线集成实现圆极化电磁波的出射是满足高增益圆极化天线应用需求的一种方法。从微波频段到光波频段，已经有许多基于各向异性超材料和手征超材料的圆极化器件。

但是，这些极化转换器件的工作频率很窄、增益较低，在实际应用中受到了很大的限制。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种蜂窝状超宽带高增益六边形阵列介质透镜。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种蜂窝状超宽带高增益六边形阵列介质透镜，所述介质透镜包括：离散介质透镜和馈源天线，其中，

所述离散介质透镜的形状为正六边形，所述离散介质透镜包括呈阵列分布的若干介质单元结构，且每个所述介质单元结构包括依次设置的空气柱、介质柱和十字形介质柱，其中，所述空气柱和所述介质柱均为正六边形，所述介质柱的一端设置有正六边形凹槽结构，所述空气柱位于所述介质柱的所述正六边形凹槽结构中，所述十字形介质柱的一端与远离所述空气柱的所述介质柱的一端相连接；

所述馈源天线处于靠近所述空气柱的一侧，在高度方向上，靠近所述馈源天线的所述离散介质透镜的面为平面，远离所述馈源天线的所述离散介质透镜的面为曲面。

在本发明的一个实施例中，相邻的两个所述介质单元结构之间的距离为零。

在本发明的一个实施例中，所有所述介质柱的高度从边缘至中心逐渐增大，所有所述十字形介质柱的高度均相等。

在本发明的一个实施例中，所述介质柱(12)在高度为h时提供的修正透射相位的计算公式为：

φ_c＝φ_h-2π(h_max-h)/λ₀

其中，h为所述介质柱的高度，φ_c为修正透射相位，φ_h为在工作频率下的透射相位，h_max为所述介质柱的最大高度，λ₀为在工作频率下的波长。

在本发明的一个实施例中，所述离散介质透镜的补偿相位的计算公式为：