[发明专利]一种用于菲涅耳区域高效无线能量传输的超材料天线阵列

权利要求书

1.一种用于菲涅耳区域高效无线能量传输的超材料天线阵列，其特征在于，包括通过金属通孔连接到馈电网络的多个紧密间隔的亚波长尺寸超材料单元。

2.根据权利要求1所述的一种用于菲涅耳区域高效无线能量传输的超材料天线阵列，其特征在于，所述超材料单元包括：从上到下设置的铜贴片、介电基板(12)、铜接地层(13)，还包括穿过介电基板(12)的金属通孔(14)和设置于铜接地层(13)的集总端口(15)；铜贴片中间包括一呈工字型的开口，工字型的开口外周的环状铜贴片部分记为方形铜环(10)，与工字型的开口匹配的两条状铜贴片部分记为铜条(11)。

3.根据权利要求2所述的一种用于菲涅耳区域高效无线能量传输的超材料天线阵列，其特征在于，使用Ansys HFSS的遗传算法优化工具和等效模型优化超材料单元的晶胞参数，所述晶胞参数包括：相邻超材料单元之间的间隙长度s、方形铜环(10)的方形环宽度w1、铜条(11)的宽度w2、两根铜条(11)之间的距离g以及金属通孔(14)离超材料单元边缘的距离r。

4.根据权利要求3所述的一种用于菲涅耳区域高效无线能量传输的超材料天线阵列，其特征在于，所述等效模型包括：主边界条件(16)、从边界条件(17)、Floquet端口(18)，以及限定于主边界条件(16)和从边界条件(17)内的单个超材料单元。

5.根据权利要求4所述的一种用于菲涅耳区域高效无线能量传输的超材料天线阵列，其特征在于，使用Ansys HFSS的遗传算法优化工具和等效模型优化超材料单元的晶胞参数的优化目标为：使得超材料单元结构在某个特定工作频率上实现最大吸收效率和阻抗匹配。

6.根据权利要求5所述的一种用于菲涅耳区域高效无线能量传输的超材料天线阵列，其特征在于，单个单元的吸收效率定义为

η_ms＝(1-|ρ_refl|²)·|τ|²

其中，ρ_refl表示超材料单元对入射平面波的反射率，τ是从超材料单元结构的表面到集总端口(15)的透射系数。

7.根据权利要求6所述的一种用于菲涅耳区域高效无线能量传输的超材料天线阵列，其特征在于，所述两根铜条(11)根据TE或TM极化方向定向。

8.根据权利要求7所述的一种用于菲涅耳区域高效无线能量传输的超材料天线阵列，其特征在于，Floquet端口(18)在设计超材料单元等效模型中用于激发TE或TM极化电磁平面波。