[实用新型]一种前馈式微波天线

说明书

技术领域

本实用新型涉及天线领域，更具体地说，涉及一种前馈式微波天线。

背景技术

现有的前馈式微波天线，通常由金属抛物面及位于金属抛物面焦点的辐射源构成，金属抛物面的作用为将外部的电磁波反射给辐射源或将辐射源发射的电磁波反射出去。金属抛物面的面积以及金属抛物面的加工精度直接决定微波天线的各项参数，例如增益、方向性等。

但现有的前馈式微波天线存在以下缺点：一是从金属抛物面反射的电磁波部分会被辐射源阻挡造成一定的能量损失，二是金属抛物面制作困难，成本较高。金属抛物面通常利用模具铸造成型或者采用数控机床进行加工的方法。第一种方法的工艺流程包括：制作抛物面模具、铸造成型抛物面和进行抛物反射面的安装。工艺比较复杂，成本高，而且抛物面的形状要比较准确才能实现天线的定向传播，所以对加工精度的要求也比较高。第二种方法采用大型数控机床进行抛物面的加工，通过编辑程序，控制数控机床中刀具所走路径，从而切割出所需的抛物面形状。这种方法切割很精确，但是制造这种大型数控机床比较困难，而且成本比较高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提供一种体积较小、成本低廉、增益较高且传输距离远的前馈式微波天线。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提出一种前馈式微波天线，包括：辐射源、用于将所述辐射源发射的电磁波发散的第一超材料面板、第二超材料面板以及贴附于所述第二超材料面板背部的反射面板，电磁波经过所述第一超材料面板被发散后进入所述第二超材料面板产生折射并被所述反射面板反射后再次进入所述第二超材料面板再次发生折射并最终平行出射；所述第一超材料面板包括第一基材及周期排布于所述第一基材中的多个第三人造孔结构；所述第二超材料面板包括核心层，所述核心层包括多个具有相同折射率分布的核心超材料片层，所述核心超材料片层的折射率呈圆形分布，圆心处的折射率最大，随着半径的增大，折射率从n_p连续减小到n₀且相同半径处的折射率相同；所述核心超材料片层包括基材及周期排布于所述核心超材料片层基材中的多个第一人造孔结构。

进一步地，所述第二超材料面板还包括设置于所述核心层前侧的第一渐变超材料片层至第N渐变超材料片层，其中第N渐变超材料片层靠近所述核心层；每一渐变超材料片层折射率均呈圆形分布，且圆心处的折射率均为其最大折射率，随着半径的增大，折射率从其最大折射率逐渐减小到n₀且相同半径处的折射率相同，两个相邻的渐变超材料片层的最大折射率表示为n_i和n_i+1，其中n₀＜n_i＜n_i+1＜n_p，i为正整数，n_i对应于距离所述核心层较远的渐变超材料片层的最大折射率值；所述每一渐变超材料片层包括基材以及周期排布于所述基材表面的多个第二人造孔结构。

进一步地，所述第二超材料面板还包括设置于所述第一渐变超材料片层前侧的第一匹配层至第M匹配层，其中第M匹配层靠近所述第一渐变超材料片层；每一匹配层折射率分布均匀，靠近自由空间的所述第一匹配层折射率大致等于自由空间折射率，靠近所述第一渐变超材料片层的第M匹配层折射率大致等于所述第一渐变超材料片层最小折射率n₀。

进一步地，每一渐变超材料片层和所有核心超材料片层随着半径r的变化，折射率分布关系式为：