[发明专利]一种平板透镜及具有该透镜的透镜天线

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，更具体地说，涉及一种平板透镜及具有该透镜的透镜天线。

背景技术

传统的透镜天线多是介质天线，其将从点源或初级天线发射出来的球面波通过透镜转化为平面波，以实现方向性较强的窄波束信号发射。和传统反射面天线相比，透镜天线有着前向无馈源阻挡，副瓣较低，形状容差范围较大等优势。但同时由于传统的透镜天线的透镜需要加工复杂的曲面，因此加工难度大，并且介质表面反射较大，介质损耗较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有的用于透镜天线的透镜加工不易的缺陷，提供一种加工简单的平板透镜。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种平板透镜，所述平板透镜包括设置在馈源前方的多个厚度相同的超材料片层，所述超材料片层包括片状的基材以及设置在基材上的多个人造微结构，所述超材料片层的折射率n(r)分布满足如下公式：

n_k(r)＝n_max-mod(P，λ)/d；

P=(l+(k-1)d0)2+r2-((l+(k-1)d0);]]>

其中，n_k(r)表示第k层超材料片层上半径为r处的折射率值；

l为馈源到第1层超材料片层的距离；

d为平板透镜的厚度；

d₀为超材料片层的厚度；

n_max表示第1层核心片层上的折射率最大值，即第1层核心片层中心处的折射率值；

mod表示取余。

进一步地，所述超材料片层还包括覆盖人造微结构的填充层。

进一步地，所述填充层与基材由相同的材料制成，所述超材料片层的总厚度为0.818mm，其中填充层与基材的厚度均为0.4mm，人造微结构的厚度为0.018mm。

进一步地，同一超材料片层上的所有人造微结构具有相同的几何形状，且在基材上呈圆形排布，圆心处的人造微结构几何尺寸最大，相同半径处的人造微结构几何尺寸相同。

进一步地，所述金属微结构为铜线或银线。

进一步地，所述人造微结构为平面雪花状的金属微结构，所述金属微结构具有相互垂直平分的第一金属线及第二金属线，所述第一金属线两端连接有相同长度的两个第一金属分支，所述第一金属线两端连接在两个第一金属分支的中点上，所述第二金属线两端连接有相同长度的两个第二金属分支，所述第二金属线两端连接在两个第二金属分支的中点上，所述第一金属分支与第二金属分支的长度相等。

进一步地，所述金属微结构通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻的方法附着在基材上。

进一步地，所述基材由陶瓷材料、高分子材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料制得。

进一步地，所述高分子材料为聚四氟乙烯、环氧树脂、F4B复合材料或FR-4复合材料。

根据本发明的平板透镜，由片状的平板透镜代替了传统透镜，不需要加工曲面，制造加工更加容易，成本更加低廉。

本发明还提供了一种透镜天线，包括馈源以及上述的平板透镜，所述平板透镜设置在馈源的前方。

附图说明

图1是本发明的透镜天线的结构示意图；

图2是本发明一种形式的超材料单元的透视示意图；

图3是本发明的一种形式的超材料片层的结构示意图。

具体实施方式