[发明专利]一种天线

说明书

技术领域

本发明涉及电磁领域，更具体地说，涉及一种天线。

背景技术

随着科学技术的不断发展，电磁波技术逐渐深入到我们生活的各个方面。电磁波的一个重要的特性是它可以在任何的介质或真空中传播。在电磁波从发射端传播至接收端过程中，能量的损耗直接影响电磁信号传播的距离以及传输信号的质量。

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。

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，通常会在功能介质板上添加阻抗匹配层来减小反射的损耗。目前解决电磁波传输过程中的阻抗匹配问题主要采用等差设计，阻抗匹配层的折射率分布满足如下规律：其中i为阻抗匹配层的编号，n_g(r)为功能介质板的折射率分布函数。n_min为功能介质板的最小折射率。满足上述规律的阻抗匹配层虽然能够减少一定的反射干扰，但是效果不是很明显，因此需要一种改进的阻抗匹配技术来减少反射干扰与损耗。

在常规的光学器件中，利用透镜能使位于透镜焦点上的点光源辐射出的球面波经过透镜折射后变为平面波。目前透镜天线的汇聚是依靠透镜的球面形状的折射来实现。发明人在实施本发明过程中，发现透镜天线至少存在如下技术问题：球形透镜的体积大而且笨重，不利于小型化的使用；球形透镜对于形状有很大的依赖性，需要比较精准才能实现天线的定向传播；电磁波反射干扰和损耗比较严重，电磁能量减少。而且，多数透镜的折射率的跳变是沿一条简单的且垂直于透镜表面的直线，导致电磁波经过透镜时的折射、衍射和反射较大，严重影响天线性能。因此需要设计一种新型的天线。

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的反射干扰与损耗较大、性能差的缺陷，提供一种高性能的天线。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种天线，包括辐射源和具有电磁波汇聚功能并用于将所述辐射源发射的电磁波转换为平面波的汇聚元件；所述汇聚元件包括功能介质板和阻抗匹配元件，所述阻抗匹配元件设置于所述功能介质板第一侧表面上且与所述功能介质板的该第一侧表面紧密贴合；所述阻抗匹配元件包括第一多个阻抗匹配层，且每一阻抗匹配层的折射率分布表示为：

ni(r)=nmin×(ng(r)nmin)ic+1;]]>

其中，i表示阻抗匹配层的编号且i为正整数，越靠近所述功能介质板则阻抗匹配层的编号越大；n_i(r)表示第i层阻抗匹配层的距离其中心为半径r处的折射率；n_g(r)表示所述功能介质板的距离其中心为半径r处的折射率；n_min表示所述功能介质板的最小折射率；c表示阻抗匹配层的层数；

所述功能介质板用于将所述辐射源发射的电磁波转换为平面波，所述功能介质板划分为多个侧表面为曲面且彼此紧密贴合的同心圆环体；每一圆环体的底面半径小于顶面半径；电磁波经过所述透镜后在每一圆环体的顶面平行射出；设辐射源与第i个圆环体底面上一点的连线与垂直于功能介质板的直线之间的夹角为θ，夹角θ唯一对应第i个圆环体内的一曲面，且夹角θ唯一对应的曲面上每一处的折射率均相同；每一圆环体的折射率随着夹角θ的增大逐渐减小。