人工複合材料和人工複合材料天線的製作方法

2023-10-11 10:12:49 5

專利名稱：人工複合材料和人工複合材料天線的製作方法
技術領域：
本發明涉及電磁領域，更具體地說，涉及人工複合材料和人工複合材料天線。
背景技術：
在常規的光學器件中，利用透鏡能使位於透鏡焦點上的點光源輻射出的球面波經過透鏡折射後變為平面波。目前 透鏡的匯聚是依靠透鏡的球面形狀的折射來實現，如圖I所示，輻射器30發出的球面波經過球形的透鏡40匯聚後以平面波射出。發明人在實施本發明過程中，發現透鏡天線至少存在如下技術問題球形透鏡40的體積大而且笨重，不利於小型化的使用；球形透鏡40對於形狀有很大的依賴性，需要比較精準才能實現天線的定向傳播；電磁波反射幹擾和損耗比較嚴重，電磁能量減少。而且，多數透鏡的折射率的跳變是沿一條簡單的且垂直於透鏡表面的直線，導致電磁波經過透鏡時的折射、衍射和反射較大，嚴重影響透鏡性能。

發明內容
本發明要解決的技術問題在於，針對現有技術的上述折射、衍射和反射較大、透鏡性能差的缺陷，提供一種高性能的人工複合材料和人工複合材料天線。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是構造一種人工複合材料，所述人工複合材料劃分為多個區域；電磁波入射到所述人工複合材料的第一表面並在與所述第一表面相對的第二表面射出；第i區域與所述第一表面的交集部分為第i區域的底面，第i區域與所述第二表面的交集部分為第i區域的頂面；設輻射源與所述第i區域底面上一點的連線與垂直於人工複合材料的直線之間的夾角為Θ，夾角Θ唯一對應第i區域內的一曲面，第i區域底面上具有相同夾角Θ的點的集合構成夾角Θ唯一對應的曲面的邊界；且夾角Θ唯一對應的曲面上每一處的折射率均相同，所述曲面的母線為拋物線弧；每一區域的折射率隨著夾角Θ的增大逐漸減小。在本發明所述的人工複合材料中，設輻射源與第i區域底面外圓周上一點的連線與垂直於人工複合材料的直線之間的夾角為Θ i，i為正整數且越靠近人工複合材料中心的區域對應的i越小；其中，夾角Θ i對應的曲面的母線的弧長為c( Θ J，弧長c( Θ J和夾角Θi滿足如下公式)=;
^max(/+l) ^min(/)s X--l-—) = cd )nmax(0 - CiOi )nmm{i)).
cos Ui COS Ui^其中，％ = Ic(Otl) =d;s為所述輻射源到所述人工複合材料的距離；d為所述人工複合材料的厚度；λ為電磁波的波長，nmax(i)、nmin(i)分別為第i區域的最大折射率和最小折射率，nmax(i+1)為第i+l區域的最大折射率。在本發明所述的人工複合材料中，相鄰兩個區域的最大折射率和最小折射率滿
:nmax(i) ^min(i) ^max(i+l) ^min(i+l) °在本發明所述的人工複合材料中，相鄰三個區域的最大折射率和最小折射率滿
足nmax(i+l)_nmin(i)〉nmax (i+2) _nmin(i+l)在本發明所述的人工複合材料中，第i區域的折射率滿足
權利要求
1.一種人工複合材料，其特徵在於，所述人工複合材料劃分為多個區域；電磁波入射到所述人工複合材料的第一表面並在與所述第一表面相對的第二表面射出； 第i區域與所述第一表面的交集部分為第i區域的底面，第i區域與所述第二表面的交集部分為第i區域的頂面；設輻射源與所述第i區域底面上一點的連線與垂直於人工複合材料的直線之間的夾角為Θ，夾角Θ唯一對應第i區域內的一曲面，第i區域底面上具有相同夾角Θ的點的集合構成夾角Θ唯一對應的曲面的邊界；且夾角Θ唯一對應的曲面上每一處的折射率均相同；每一區域的折射率隨著夾角Θ的增大逐漸減小。
2.根據權利要求I所述的人工複合材料，其特徵在於，設輻射源與第i區域底面外圓周上一點的連線與垂直於人工複合材料的直線之間的夾角為Θ y i為正整數且越靠近人工複合材料中心的區域對應的i越小；其中，夾角Θ i對應的曲面的母線的弧長為c( Θ J，弧長C(Qi)和夾角Qi滿足如下公式
3.根據權利要求2所述的人工複合材料，其特徵在於，相鄰兩個區域的最大折射率和最小折射率滿足nm ax (i) ^-min(i) ^max (i+l) ^-min(i+l) °
4.根據權利要求3所述的人工複合材料，其特徵在於，相鄰三個區域的最大折射率和最小折射率滿足nm ax(i+l)_nmin(i)〉nmax (i+2) _nmin(i+l) °
5.根據權利要求2所述的人工複合材料，其特徵在於，第i區域的折射率滿足
6.一種人工複合材料天線，其特徵在於，包括人工複合材料和設置在所述人工複合材料焦點上的輻射源；所述人工複合材料劃分為多個區域；電磁波入射到所述人工複合材料的第一表面並在與所述第一表面相對的第二表面射出； 第i區域與所述第一表面的交集部分為第i區域的底面，第i區域與所述第二表面的交集部分為第i區域的頂面；設輻射源與所述第i區域底面上一點的連線與垂直於人工複合材料的直線之間的夾角為Θ，夾角Θ唯一對應第i區域內的一曲面，第i區域底面上具有相同夾角Θ的點的集合構成夾角Θ唯一對應的曲面的邊界；且夾角Θ唯一對應的曲面上每一處的折射率均相同；每一區域的折射率隨著夾角Θ的增大逐漸減小。
7.根據權利要求6所述的人工複合材料天線，其特徵在於，設輻射源與第i區域底面外圓周上一點的連線與垂直於人工複合材料的直線之間的夾角為Θ 為正整數且越靠近人工複合材料中心的區域對應的i越小；其中，夾角Θ i對應的曲面的母線的弧長為c( Θ弧長C ( Θ i)和夾角Θ i滿足如下公式
8.根據權利要求7所述的人工複合材料天線，其特徵在於，相鄰兩個區域的最大折射率和最小折射率 兩足nmax⑴-nmin(i) = nmax(i+l)_nmin(i+l) °
9.根據權利要求8所述的人工複合材料天線，其特徵在於，相鄰三個區域的最大折射率和最小折射率滿足nmax(i+l)_nmin(i)〉nmax (i+2) _nmin(i+l) °
10.根據權利要求8所述的人工複合材料天線，其特徵在於，第i區域的折射率滿足
全文摘要
本發明涉及人工複合材料和人工複合材料天線，人工複合材料劃分為多個區域；電磁波入射到人工複合材料的第一表面並在與所述第一表面相對的第二表面射出；第i區域與所述第一表面的交集部分為第i區域的底面，第i區域與所述第二表面的交集部分為第i區域的頂面；設輻射源與所述第i區域底面上一點的連線與垂直於人工複合材料的直線之間的夾角為θ，夾角θ唯一對應第i區域內的一曲面，第i區域底面上具有相同夾角θ的點的集合構成夾角θ唯一對應的曲面的邊界；且夾角θ唯一對應的曲面上每一處的折射率均相同；每一區域的折射率隨著夾角θ的增大逐漸減小。本發明將人工複合材料的折射率的跳變設計為曲面狀，減少了跳變處的折射、衍射和反射效應。
文檔編號H01Q15/00GK102904053SQ20111021654
公開日2013年1月30日 申請日期2011年7月29日 優先權日2011年7月29日
發明者劉若鵬, 季春霖, 嶽玉濤 申請人:深圳光啟高等理工研究院, 深圳光啟創新技術有限公司