[发明专利]配备滤波材料组合件的天线

说明书

本发明涉及微波频率范围內具有高度方向性的发射或接收天线。

众所周知天线至少有一个能把电能转换为电磁能并能把电磁能转换为电能的探头。

现在常用的天线，具体地说，有抛物面反射天线、透镜天线和喇叭形天线。

抛物面反射天线包括一个抛物面形的反射面，在其焦点处有一个探头。这就要求天线具有与抛物反射面的焦距相对的一定的尺寸。

透镜天线包括一个透镜，在其焦点处有一个探头。这种天线除了由于焦距的缘故尺寸较大外还因为透镜的重量而很重，这就可能在某些场合不能使用。

喇叭形天线要具有高度的方向性必须体积大重量重。

本发明的目的是制造一种体积不大重量轻而又能发射或接收具有高度方向性的电磁波的天线，克服常用天线的缺点。

因此本发明涉及至少包括一个能把电能转换为电磁能并能把电磁能转换为电能的探头的一种天线，其特征是它还包括一个至少用两种在电容率、磁导率和导电率上都不同或其中的一到两项上不同的材料制作的元件组合件，所述探头就安装于其中，所述组合件內各元件的结构确保对所述探头产生或接收的电磁波进行发射及进行空间和频率滤波，所述滤波使得天线能在一个频带隙内具体有一个或多个工作频率。

因而这种天线可以通过使用简易的供电系统和以电容率、磁导率和导电率都不同或其中的一到两项不同的材料制作的薄元件组合件而缩小体积，减轻重量。

按照本发明的天线也可以具有下述的一个或多个特征：

—所述元件组合件在其结构上有至少一维周期性和至少一个在其內产生至少一个空腔的缺陷；

—所述元件组合件包括有一定电容率、磁导率和导电率的第一材料，在另两个电容率、磁导率和导电率都不同或其中的一到两项不同的材料的结构内形成空腔，所述结构在其它两个材料的三个不同空间方向上有三维周期性；

—所述元件组合件包括有一定电容率、磁导率和导电率的第一材料，在另两个电容率、磁导率和导电率都不同或其中的一到两项不同的材料的结构內形成空腔，所述结构在其它两个材料的两个不同空间方向上有二维周期性；

—所述元件组合件是用电容率、磁导率和导电率都不同或其中的一到两项不同的材料的多个平层制成的；

—所述元件组合件包括有一定电容率、磁导率和导电率的第一材料平层，探头安装于其內，所述第一平层与电容率、磁导率和导电率都不同或其中的一到两项不同的材料的至少一系列平层接触，这些材料的结构是一维周期型的。

—它还包括支承所述探头并置于与所述元件组合件接触位置的电磁波平面反射器。

它包括其上安装探头的金属板，所述金属板构成与第一平层接触的平面反射器，第一平层是用有一定电容率、磁导率和导电率的材料制作的，第一平层的厚度e₁以公式e₁＝0.25(λ/√ε_rμ_r)给出，所述第一平层自身与在电容率、磁导率和导电率上都不同或其中的一到两项不同的材料的一系列平层接触，所述各平层的厚度e以公式e₁＝0.25(λ/√ε_rμ_r)给出，其中，λ为相应于用户所要的天线工作频率的波长，ε_r和μ_r分别是所述平层材料的相对电容率和相对磁导率。

参照附图阅读下面仅以举例方法进行的说明，会更容易理解本发明。这些附图有：

图1显示本发明一般形式的天线；

图2显示本发明包括电磁波反射面的天线；

图3是电容率、磁导率和导电率都不同或其中一到两项不同的平材料层结构按一维周期型安装的实施例之示意透视图；

图4是结构在其构成材料的两个不同空间方向上具有二维周期性的实施例之示意透视图；

图5是结构在其构成材料的三个不同空间方向上具有三维周期性的实施例之示意透视图；

图6是本发明特定实施例的天线之示意透视图；

图7显示的是作为本发明天线发射或接收的电磁波频率的函数之传输系数的曲线；

图8是图6显示的实施例的天线方向性之示意图；

图9是本发明另一实施例天线的示意透视图。

图1內显示的本发明的天线包括：

—能把电波转变为电磁波并能把电磁波转变为电波的探头10；例如平板天线、偶极子天线、圆极化天线、缝隙天线和共平面板线天线之类的天线适合于使用本发明天线內的探头10。

—用至少两种在电容率、磁导率和导电率上都不同或者在其中一到两个上不同的材料制造的元件组合件20，探头置于此组合件之中。优选方案是使用低耗材料，例如，塑料、陶瓷、铁氧体、金属等等。