[发明专利]适于3D打印的全介质多波束扫描龙勃透镜结构及打印方法

权利要求书

1.适于3D打印的全介质多波束扫描龙勃透镜结构，其特征在于：龙勃透镜为球形，所述球形龙勃透镜由两个3D打印半球形透镜拼接而成；单个3D打印半球形龙勃透镜结构包括支撑层(1)、满足龙勃透镜折射率分布多层梯度结构层(2)及满足龙勃透镜折射率分布多层梯度结构层(2)中间隙的填充材料(3)；支撑层(1)位于水平大圆面上，垂直方向的大圆面剖面轮廓为二维半圆形，外形轮廓为二维半圆形的剖面结构由多层杆状结构周向阵列而成，在外形轮廓为二维半圆形的剖面上单个杆状结构的宽度沿径向呈由粗到细梯度变化；通过调节单个梯度杆状结构的空间填充率f，使多层杆状结构周向阵列的等效折射率n满足多层均匀离散的龙勃透镜折射率分布，其中龙勃透镜折射率分布为其中r为距透镜球心的距离，R为三维球形龙勃透镜的半径，n为折射率，ε_eff为等效介电常数，等效介电常数ε_eff＝ε_dielectric×f+ε_air×(1-f)，ε_dielectric为选用介质材料的介电常数，ε_air为空气的介电常数，f为梯度杆状结构的空间填充率；通过旋转多层杆状结构周向阵列得到由多个旋转锥体组合而成满足龙勃透镜折射率分布多层梯度结构层(2)；在满足龙勃透镜折射率分布多层梯度结构层(2)之间的空隙填充支撑材料，实现支撑层(1)、满足龙勃透镜折射率分布多层梯度结构层(2)及满足龙勃透镜折射率分布多层梯度结构层(2)中间隙的填充材料(3)组成的单个3D打印半球形透镜结构。

2.如权利要求1所述的适于3D打印的全介质多波束扫描龙勃透镜结构，其特征在于：介质材料为光敏树脂材料。

3.如权利要求1所述的适于3D打印的全介质多波束扫描龙勃透镜结构，其特征在于：单个梯度杆状结构的最窄处宽度应满足目前3D打印工艺要求，目前3D打印技术要求单个梯度杆状结构的最窄处宽度应≥0.2mm；最窄处宽度随着3D打印技术发展能够进一步减小，能够打印出更为精细的结构，提高全介质多波束扫描龙勃透镜的性能。

4.如权利要求3所述的适于3D打印的全介质多波束扫描龙勃透镜结构，其特征在于：根据目前3D打印工艺要求，针对微波段全介质多波束扫描龙勃透镜，通过调节单个亚波长尺度的梯度杆状结构的空间填充率f，使多层杆状结构周向阵列的等效折射率n满足多层均匀离散的龙勃透镜折射率分布，由于单个梯度杆状结构为亚波长尺度。

5.如权利要求4所述的适于3D打印的全介质多波束扫描龙勃透镜结构，其特征在于：根据目前3D打印工艺要求，针对红外波段全介质龙勃透镜，通过调节单个亚波长尺度的梯度杆状结构的空间填充率f，使多层杆状结构周向阵列的等效折射率n满足多层均匀离散的龙勃透镜折射率分布；得到具有良好聚焦特性的红外波段龙勃透镜。

6.适于3D打印的全介质多波束扫描龙勃透镜打印方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一：选取适用于3D打印的介质材料，测定其在4-20GHz范围的介电常数；

步骤二：基于如权利要求1所述的适于3D打印的全介质多波束扫描龙勃透镜结构生成三维模型，将适于3D打印的全介质多波束扫描龙勃透镜结构的三维模型导入3D打印机，然后按照3D打印机的操作规程完成该导入三维模型的打印，得到半球形龙勃透镜结构；

步骤三：去除3D打印出的半球形龙勃透镜结构的支撑层(1)和填充材料(3)，得到半球形龙勃透镜，将两个半球形龙勃透镜拼接组成球状全介质多波束扫描龙勃透镜。

7.适于3D打印的全介质多波束扫描龙勃透镜打印方法，其特征在于：将如权利要求6所述的适于3D打印的全介质多波束扫描龙勃透镜打印方法打印得到的球状全介质多波束扫描龙勃透镜加上馈源，形成龙勃透镜天线。

8.如权利要求7所述的适于3D打印的全介质多波束扫描龙勃透镜打印方法，其特征在于：介质材料为光敏树脂材料。