[发明专利]一种高透射天线

说明书

技术领域

本发明涉及天线领域，更具体地说，涉及一种高透射天线。

背景技术

超材料是一种新型材料，是由非金属材料制成的基材和附着在基材表面上或嵌入在基材内部的多个人造微结构构成的。人造微结构是组成一定几何图形的圆柱形或扁平状金属丝，例如组成圆环形、I形的金属丝等。每个人造微结构及其附着或占据的部分基材构成一个单元，整个超材料即是由数十万、百万甚至上亿的这样的单元组成的，就像晶体是由无数的晶格按照一定的排布构成的，每个晶格即相当于上述的人造微结构及部分基材构成的单元。

由于人造微结构的存在，每个上述单元整体具有不同于基材本身的等效介电常数和等效磁导率，因此所有的单元构成的超材料对电场和磁场呈现出特殊的响应特性；同时，对人造微结构设计不同的具体结构和形状，可改变其单元的等效介电常数和等效磁导率，进而改变整个超材料的响应特性。

当电磁波经过同一介质时，基本没有能量的损失；而当电磁波经过不同介质的分界面时，会发生部分反射现象。通常两边介质的电磁参数(介电常数或者磁导率)差距越大反射就会越大。由于部分电磁波的反射，沿传播方向的电磁能量就会相应损耗，严重影响电磁信号传播的距离和传输信号的质量。现有的基于超材料的天线在设计时，为了避免折射率的变化使得在电磁波传播时产生反射，减少反射干扰与损耗，通常会在超材料面板上添加阻抗匹配层来减小反射的损耗，如图1所示，在超材料面板10上增设阻抗匹配层30，辐射源20发出的电磁波经过阻抗匹配层30和超材料面板10汇聚后以平面波射出。这样不仅增加了超材料薄膜的厚度，还会增加制作成本，同时增加了使用超材料实现的天线的尺寸以及制作和安装的难度。

而且，通常一个天线只能工作在一个工作频点上，在不同于其工作频点的其他频点无法响应。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述工作频点单一、尺寸大、成本高的缺陷，提供一种高透射天线。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种高透射天线，包括辐射源和具有电磁波汇聚功能且工作在第一波长的电磁波汇聚元件，所述电磁波汇聚元件用于将所述辐射源发射的电磁波转换为平面波并使得所述天线同时工作在小于所述第一波长且与所述第一波长成不同倍数关系的第二波长和第三波长上；

所述电磁波汇聚元件包括多个顶面为凹面且底面为平面的同心圆环体，每一圆环体的厚度随着半径的增大逐渐增大，使得辐射源发射的电磁波入射到所述凹面时产生的反射波与入射到所述底面时产生的反射波发生干涉而相互抵消。

在本发明所述的高透射天线中，每一圆环体的折射率随着半径的增大从n_m连续减小到n_n且相同半径处的折射率相同，所述电磁波汇聚元件的厚度d满足如下公式：

d(r)=λ4(nm-s2+r2-s2+L(i)2d0)]]>

其中，s为所述辐射源到所述电磁波汇聚元件的距离，λ为所述第一波长，n_m为每一圆环体的最大折射率，n_n为每一圆环体的最小折射率，L(i)为半径r所在的自内向外第i个圆环体的起始半径，且L(1)＝0。