[实用新型]一种波束可控的透镜及维瓦尔第天线

说明书

技术领域

本实用新型属于天线和新型人工电磁材料领域，具体涉及一种用于微波频段波束方向可控的透镜及维瓦尔第天线。 

背景技术

新型人工电磁材料(Metamaterials)是一种可以人工设计、满足特定等效介电常数和磁导率要求的电磁材料。十多年的发展使得新型人工电磁材料走出了实验室，在隐身、天线设计等方面具有广泛的应用前景。维瓦尔第天线是一种开口按照指数渐变分布的槽线天线，由于其平面结构和超宽带特性，使得其在实际问题中具有很多应用。传统的维瓦尔第天线的波束控制一般采用多天线组成相控阵来实现，这将导致系统的复杂程度增加，制造繁琐。 

打孔介质单元(drilled-holes dielectric unit)是在普通的F4B或者FR4介质基板上打孔从而来改变这种材料的等效电磁参数(介电常数，折射率等)。由于介质块本身具有很宽的带宽，多以用这种单元结构来实现的新型电磁材料也具有很高的带宽。在具体实现上孔径的大小和介质块得厚度都会影响这种介质结构单元的等效电磁参数。一般，如果孔径越小，厚度越大的话，等效的折射率和介电常数也会越大。这种方式已经有很广的研究和应用。 

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型的目的在于提供一种可以方便进行波束控制的维瓦尔第天线。 

本实用新型的另一目的在于提供一种波束可控的透镜。 

技术方案：本实用新型所述的波束可控的维瓦尔第天线，包括介质基板，覆在所述介质基板上的开口呈喇叭状的铜箔，在喇叭状开口处设置有一个圆柱状透镜，所述透镜沿纵向由两部分组成，第一部分的折射率为1～1.1；第二部分的折射率为 x表示以所述透镜的圆心为坐标轴原点的横坐标的位置，y表示以所述透镜的圆心为坐标轴原点的纵坐标的位置；所述透镜的圆心沿坐标轴的横坐标方向平移14mm后与原来透镜所在空间形成的交界面为所述第一部分与第二部分的分界面。 

所述透镜是由两种半径不同的圆形打孔介质板交错层叠构成，通过改变打孔介质板的孔径大小得到不同的等效折射率从而实现第一部分和第二部分的折射率分布。 

本实用新型所述的波束可控的透镜，为圆柱状，沿纵向由两部分组成，第一部分的折射率为1～1.1；第二部分的折射率为 x表示以所述透镜的圆心为坐标轴原点的横坐标的位置，y表示以所述透镜的圆心为坐标轴原点的纵坐标的位置；所述透镜的圆心沿坐标轴的横坐标方向平移14mm后与原来透镜所在空间形成的交界面为所述第一部分与第二部分的分界面。 

所述透镜是由两种半径不同的圆形打孔介质板交错层叠构成，通过改变打孔介质板的孔径大小得到不同的等效折射率从而实现第一部分和第二部分的折射率分布。 

本实用新型利用一种特制的透镜使维瓦尔第天线的波束方向得到控制，而且其他的性能也有一定程度的提高。通过在维瓦尔第天线开口处放置由人工电磁材料构成的透镜，随着透镜的转动，使得波束的方向会随着变化。该天线和透镜都具有制造简单、造价低等优点。 

本实用新型与现有技术相比，其有益效果是：1、本实用新型制作简单，加工方便，传统的波束控制一般用多天线组成相控阵来实现，这将导致系统的复杂程度增加，制造繁琐；而利用打孔介质板可以方便地进行等效媒质的折射率调控，从而满足我们透镜的要求；2、本实用新型具有宽带特性，我们采用介质打孔方式作为组成单元，这种方式构造的人工媒质具有很高的带宽，而维瓦尔第天线本身也是超宽带的，这就使得两者的结合体也具有宽带特性；3、本实用新型同时具备便携、容易集成等优点，透镜的大小和维瓦尔第天线的宽度等同，可以和维瓦尔第天线很好的结合，具有携带方便、集成简单等优点。 

附图说明

图1为波束可控的维瓦尔第天线结构示意图。 

图2为透镜的结构示意图。 

图3是透镜的俯视示意图。 

图4为图3中第一部分和第二部分的关系示意图。 

图5(a)是本实用新型中使用的单元介质板结构。 

图5(b)是图5(a)中单元结构8的结构示意图。 

图5(c)是图5(a)中单元结构9的结构示意图。 

图6(a)是图5(a)中单元结构改变打孔孔径D后，得到的等效折射率的曲线。D从0.2mm变化到1.9mm，单元结构9的等效折射率从1.61到1.19，单元结构8的等效折射率从1.405到1.10。 

图6(b)是图6(a)中单元结构8的结构示意图。 

图6(c)是图6(a)中单元结构9的结构示意图。