一種超材料和超材料天線的製作方法
2023-06-18 04:13:21
專利名稱：一種超材料和超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,涉及一種超材料和超材料天線。
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，多數透鏡天線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、超材料性能差的缺陷，提供一種聞性能的超材料和超材料天線。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是構造一種超材料，設輻射源與所述超材料第一表面上一點的連線與垂直於超材料的直線之間的夾角為9，夾角9唯一對應所述超材料內的一曲面，且夾角9唯一對應的曲面上每一處的折射率均相同；所述超材料的折射率隨著夾角e的增大逐漸減小；電磁波經過所述超材料後在所述超材料的第二表面平行射出。在本發明所述的超材料中，所述曲面的折射率分布滿足<6) = ^- F(1l—) + nm^d .
5(61) L cos U」其中S( 0 )為所述曲面的母線的弧長，F為所述輻射源到所述超材料的距離，d為所述超材料的厚度；nmax為所述超材料的最大折射率。在本發明所述的超材料中，所述超材料包括至少一個超材料片層，每個片層包括片狀的基板和附著在所述基板上的多個人造微結構。在本發明所述的超材料中，每個所述人造微結構為由至少一根金屬絲組成的具有幾何圖案的平面或立體結構。在本發明所述的超材料中，每個所述人造微結構為「工」字形、「十」字形或者橢圓形。本發明還提供一種超材料天線，包括超材料和設置在所述超材料焦點上的輻射源；設輻射源與所述超材料第一表面上一點的連線與垂直於超材料的直線之間的夾角為0，夾角0唯一對應所述超材料內的一曲面，且夾角0唯一對應的曲面上每一處的折射率均相同；所述超材料的折射率隨著夾角e的增大逐漸減小；電磁波經過所述超材料後在所述超材料的第二表面平行射出。在本發明所述的超材料天線中，所述曲面的折射率分布滿足
權利要求
1.一種超材料，其特徵在於，相對設置於輻射源的電磁波傳播方向上，設輻射源與所述超材料第一表面上一點的連線與垂直於超材料的直線之間的夾角為9，夾角9唯一對應所述超材料內的一曲面，且夾角9唯一對應的曲面上每一處的折射率均相同；所述超材料的折射率隨著夾角e的增大逐漸減小；電磁波經過所述超材料後在所述超材料的第二表面平行射出。
2.根據權利要求I所述的超材料，其特徵在於，所述曲面的折射率分布滿足 n{0) = F(I----) + nmaxd . 5(6>)L cos6> max」』 其中s( 0)為所述曲面的母線的弧長，F為所述輻射源到所述超材料的距離，d為所述超材料的厚度；nmax為所述超材料的最大折射率。
3.根據權利要求2所述的超材料，其特徵在於，所述超材料包括至少一個超材料片層，每個片層包括片狀的基板和附著在所述基板上的多個人造微結構。
4.根據權利要求3所述的超材料，其特徵在於，每個所述人造微結構為具有幾何圖案的平面或立體結構。
5.根據權利要求4所述的超材料，其特徵在於，每個所述人造微結構為「十」字形、雪花狀。
6.一種超材料天線，其特徵在於，包括超材料和設置在所述超材料焦點上的輻射源；設輻射源與所述超材料第一表面上一點的連線與垂直於超材料的直線之間的夾角為e，夾角e唯一對應所述超材料內的一曲面，且夾角0唯一對應的曲面上每一處的折射率均相同；所述超材料的折射率隨著夾角e的增大逐漸減小；電磁波經過所述超材料後在所述超材料的第二表面平行射出。
7.根據權利要求6所述的超材料天線，其特徵在於，所述曲面的折射率分布滿足 n{0) = F(I----) + nmaxd . 5(6>)L cos6> max」』 其中s( 0)為所述曲面的母線的弧長，F為所述輻射源到所述超材料的距離，d為所述超 材料的厚度；nmax為所述超材料的最大折射率。
8.根據權利要求7所述的超材料天線，其特徵在於，所述超材料包括至少一個超材料片 層，每個片層包括片狀的基板和附著在所述基板上的多個人造微結構。
9.根據權利要求8所述的超材料天線，其特徵在於，每個所述人造微結構為具有幾何圖案的平面或立體結構。
10.根據權利要求9所述的超材料天線，其特徵在於，每個所述人造微結構為「工」字形、雪花狀。
全文摘要
本發明涉及一種超材料和超材料天線，相對設置於輻射源的電磁波傳播方向上，設輻射源與所述超材料第一表面上一點的連線與垂直於超材料的直線之間的夾角為θ，夾角θ唯一對應所述超材料內的一曲面，且夾角θ唯一對應的曲面上每一處的折射率均相同；所述超材料的折射率隨著夾角θ的增大逐漸減小；電磁波經過所述超材料後在所述超材料的第二表面平行射出。通過將超材料的折射率的跳變設計為曲面狀，從而大大減少跳變處的折射、衍射和反射效應，減輕了互相干涉帶來的問題，使得超材料和超材料天線具有更加優異的性能。
文檔編號H01Q19/06GK102800976SQ20111017866
公開日2012年11月28日 申請日期2011年6月29日 優先權日2011年6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