[发明专利]一种基于电磁透镜的接收天线及设计方法

权利要求书

1.一种基于电磁透镜的接收天线，其特征在于，包括：

超表面电磁透镜(1)，用于将不同角度入射的多个电磁波进行聚集至焦平面；

馈源阵列(2)，设置在所述超表面电磁透镜(1)的焦平面处，用于接收聚集至焦平面的多个电磁波；

所述超表面电磁透镜(1)为多个透镜单元组成的阵列，所述透镜单元的单元结构周期为2.5mm，厚度为3.048mm，包括五个PEC层和四个介质层。

2.如权利要求1所述的一种基于电磁透镜的接收天线，其特征在于，五个PEC层中的三个PEC层分别位于透镜单元的上下表面与正中心，剩余两个PEC层位于中间的PEC层上下距离0.34mm处。

3.如权利要求1所述的一种基于电磁透镜的接收天线，其特征在于，所述透镜单元的单元结构为闭合结构，无金属通孔和空气层。

4.如权利要求1所述的一种基于电磁透镜的接收天线，其特征在于，所述超表面电磁透镜(1)对角线长108.65mm，厚度为3.048mm，焦距f为22mm。

5.如权利要求1所述的一种基于电磁透镜的接收天线，其特征在于，所述馈源阵列(2)包括多个馈源。

6.一种根据权利要求5所述的基于电磁透镜的接收天线的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过PB相位原理对透镜单元的单元结构进行设计，单元结构包括五个PEC层和四个介质层；

通过菲涅尔-基尔霍夫衍射公式结合PSO算法计算超表面电磁透镜(1)的相位分布；

根据超表面电磁透镜(1)的相位分布将多个透镜单元进行排布组成阵列，得到超表面电磁透镜(1)；

预先设定多个馈源的位置，将多个馈源进行排列得到馈源阵列(2)；

将超表面电磁透镜(1)和馈源阵列(2)进行组合，得到了基于超表面电磁透镜的接收天线。

7.如权利要求6所述的一种基于电磁透镜的接收天线的设计方法，其特征在于，所述菲涅尔-基尔霍夫衍射公式如下所示：

式中，E_o表示出射电磁场的复振幅，R表示超表面的半径，E_i(r,θ)表示馈源发出的电磁波照射到超表面(r,θ)点的电场振幅，f(r)表示超表面每一环上单元结构对应的相位，由于透镜为圆对称结构所以每一环上的单元结构相位相同，ψ_i表示馈源发出的电磁波照射到超表面点的电场相位，为倾斜因子，r表示透镜的径向坐标，表示透镜的角度坐标，下标表示入射电场波下标出射电磁波，j表示复数单位，表示电磁波的波什，表示出射电磁波方向。

8.如权利要求6所述的一种基于电磁透镜的接收天线的设计方法，其特征在于，多个所述馈源分别位于距透镜中心0、5mm、10mm、15mm、20mm、25mm和30mm处位置处，且分别对应0°、10°、20°、30°、40°、50°和60°入射的电磁波。

9.如权利要求6所述的一种基于电磁透镜的接收天线的设计方法，其特征在于，所述透镜单元的单元结构周期为2.5mm，厚度为3.048mm；五个PEC层中的三个PEC层分别位于透镜单元的上下表面与正中心，剩余两个PEC层位于中间的PEC层上下距离0.34mm处。

10.如权利要求6所述的一种基于电磁透镜的接收天线的设计方法，其特征在于，所述超表面电磁透镜(1)对角线长108.65mm，厚度为3.048mm，焦距f为22mm。