[发明专利]超材料单元、电磁聚焦放大透镜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种超材料单元、电磁聚焦放大透镜及其制备方法，超材料单元，包括介质基板和谐振环结构，谐振环结构包括位于介质基板第一侧的双开口衍生谐振环和位于介质基板第二侧的微带线，其中，双开口衍生谐振环呈形，包括相互对称的第一部分和第二部分；微带线在双开口衍生谐振环上的投影同时穿过第一部分和第二部分的开口处，且平行于介质基的一侧边。电磁聚焦放大透镜包括在空间呈扇形分布的多个超材料阵列结构，其中，超材料阵列结构包括多个超材料单元，多个超材料单元排列成方形阵列。本发明的电磁聚焦放大透镜可以使微带整流天线前方的电磁能量密度得到显著的提升，提高微带整流天线系统的工作效率。

技术领域

本发明属于微波无线能量传输技术领域，具体涉及一种超材料单元、电磁聚焦放大透镜及其制备方法。

背景技术

微波无线能量传输技术是以微波为能量载体，通过发射天线和接收天线以及附属电路系统实现远距离能量传输，是一种能源危机的解决方式。与电磁感应、磁共振式等无线能量传输技术相比，微波无线能量传输技术能在较远的距离上实现能量传输，并且其方向性较好。

在微波无线能量传输系统中，最为关键的部分就是整流天线部分，整流天线用于接收能量并将其转换为易于储存的直流电能，整个微波无线能量传输系统的整体效率基本由整流天线的性能决定。因为微带整流天线体积小、易集成度高、易成阵等优点，通常使用微带整流天线作为整流天线的接收天线，但是微带整流天线的增益普遍较低，因此其工作效率并不高。

放大透镜结构可以有效地提升天线的增益，并且能够加强微波能量的方向性，在微带整流天线部分添加某些透镜系统，则可以进一步提升其效率与传输距离。目前常用的放大透镜结构为龙伯透镜、平板介质透镜和超材料透镜等。超材料透镜相比其他透镜结构具有体积小、易集成和易成阵的优点，并且可以直接通过印刷电路板的工艺进行批量生产，具有难以替代的优势。超材料是指一些具有人工设计的结构并呈现出天然材料所不具备的超常物理性质的复合材料，而且这些性质主要来自人工的特殊结构。

但是，目前的超材料透镜多用于天线罩或谐振式无线能量传输系统，并未将其用于微带整流天线部分，因此本发明设计了一种超材料单元、电磁聚焦放大透镜及其制备方法。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种超材料单元、电磁聚焦放大透镜及其制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种用于电磁聚焦放大透镜的超材料单元，包括介质基板和谐振环结构，所述谐振环结构包括位于所述介质基板第一侧的双开口衍生谐振环和位于所述介质基板第二侧的微带线，其中，

所述双开口衍生谐振环呈形，包括相互对称的第一部分和第二部分；

所述微带线在所述双开口衍生谐振环上的投影同时穿过所述第一部分和所述第二部分的开口处，且平行于所述介质基的一侧边。

在本发明的一个实施例中，所述第一部分的开口处和所述第二部分的开口处分别设置有左右对称的第一回折部和第二回折部；

所述第一部分和所述第二部分的与所述开口相对的侧壁上分别设置有凹进部；

在本发明的一个实施例中，所述超材料单元的边长≤λ/4，其中，λ为期望电磁波的波长。

在本发明的一个实施例中，所述双开口衍生谐振环和所述微带线均又铜线制成，所述铜线宽度为0.5mm。

本发明提供了一种电磁聚焦放大透镜，包括在空间呈扇形分布的多个超材料阵列结构，其中，

所述超材料阵列结构包括多个以上实施例中任一项所述的超材料单元，多个所述超材料单元排列成方形阵列。

在本发明的一个实施例中，相邻所述超材料阵列结构之间的空间夹角相等。

本发明提供了一种电磁聚焦放大透镜的制备方法，包括：