[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

摘要

本发明公开的适于3D打印的全介质多波束扫描龙勃透镜结构，属于电磁超材料领域。本发明的适于3D打印的全介质多波束扫描龙勃透镜结构为球形，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、满足龙勃透镜折射率分布多层梯度结构层及满足龙勃透镜折射率分布多层梯度结构层中间隙的填充材料。本发明还公开全介质多波束扫描龙勃透镜结构3D打印方法。本发明还公开全介质多波束扫描龙勃透镜天线，将3D打印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。本发明通过3D打印实现小尺度、多功能、超宽频、高定向性的龙勃透镜天线，具有能够实现工业应用、轻量化结构的优点。

主权项

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。