專利名稱：超材料和超材料天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電磁領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及超材料和超材料天線。
背景技術(shù)：
在常規(guī)的光學(xué)器件中，利用透鏡能使位于透鏡焦點(diǎn)上的點(diǎn)光源輻射出的球面波經(jīng)過(guò)透鏡折射后變?yōu)槠矫娌?。目前透鏡的匯聚是依靠透鏡的球面形狀的折射來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖I所示，輻射器30發(fā)出的球面波經(jīng)過(guò)球形的透鏡40匯聚后以平面波射出。發(fā)明人在實(shí)施本發(fā)明過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)透鏡天線至少存在如下技術(shù)問(wèn)題球形透鏡40的體積大而且笨重，不利于小型化的使用；球形透鏡40對(duì)于形狀有很大的依賴性，需要比較精準(zhǔn)才能實(shí)現(xiàn)天線的定向傳播；電磁波反射干擾和損耗比較嚴(yán)重，電磁能量減少。而且，多數(shù)透鏡天線的折射率的跳變是沿一條簡(jiǎn)單的且垂直于透鏡表面的直線，導(dǎo)致電磁波經(jīng)過(guò)透鏡時(shí)的折射、衍射和反射較大，嚴(yán)重影響透鏡性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述折射、衍射和反射較大、透鏡性能差的缺陷，提供一種聞性能的超材料和超材料天線。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種超材料，包括側(cè)表面為曲面的圓環(huán)體，且所述圓環(huán)體的底面半徑小于頂面半徑；電磁波經(jīng)過(guò)所述超材料后在每一圓環(huán)體的頂面平行射出設(shè)輻射源與所述圓環(huán)體底面上一點(diǎn)的連線與垂直于超材料的直線之間的夾角為Θ，夾角Θ唯一對(duì)應(yīng)所述圓環(huán)體內(nèi)的一曲面，且?jiàn)A角Θ唯一對(duì)應(yīng)的曲面上每一處的折射率均相同；所述圓環(huán)體的折射率隨著夾角Θ的增大逐漸減小。在本發(fā)明所述的超材料中，所述圓環(huán)體的折射率滿足
權(quán)利要求
1.一種超材料，其特征在于，包括側(cè)表面為曲面的圓環(huán)體，且所述圓環(huán)體的底面半徑小于頂面半徑；電磁波經(jīng)過(guò)所述超材料后在每一圓環(huán)體的頂面平行射出； 設(shè)輻射源與所述圓環(huán)體底面上一點(diǎn)的連線與垂直于超材料的直線之間的夾角為e，夾角0唯一對(duì)應(yīng)所述圓環(huán)體內(nèi)的一曲面，且?jiàn)A角0唯一對(duì)應(yīng)的曲面上每一處的折射率均相同；所述圓環(huán)體的折射率隨著夾角e的增大逐漸減小。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超材料，其特征在于，所述圓環(huán)體的折射率滿足 其中，S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；n_為所述圓環(huán)體的最大折射率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超材料，其特征在于，所述圓環(huán)體的側(cè)表面的母線為圓弧段。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超材料，其特征在于，其中所述輻射源與所述圓環(huán)體底面外圓周上一點(diǎn)的連線的垂線與所述超材料遠(yuǎn)離所述輻射源的一面的交點(diǎn)為所述圓弧段的圓心，所述交點(diǎn)與圓環(huán)體底面外圓周上一點(diǎn)之間的垂線段為所述圓弧段的半徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 4任一項(xiàng)所述的超材料，其特征在于，所述超材料用于將所述輻射源發(fā)射的電磁波轉(zhuǎn)換為平面波。
6.根據(jù)權(quán)利要求I 5任一項(xiàng)所述的超材料，其特征在于，所述超材料兩側(cè)設(shè)置有阻抗匹配層。
7.一種超材料天線，其特征在于，包括超材料和設(shè)置在所述超材料焦點(diǎn)上的輻射源，所述超材料包括側(cè)表面為曲面的圓環(huán)體，且所述圓環(huán)體的底面半徑小于頂面半徑； 設(shè)輻射源與所述圓環(huán)體底面上一點(diǎn)的連線與垂直于超材料的直線之間的夾角為e，夾角0唯一對(duì)應(yīng)所述圓環(huán)體內(nèi)的一曲面，且?jiàn)A角0唯一對(duì)應(yīng)的曲面上每一處的折射率均相同；所述圓環(huán)體的折射率隨著夾角e的增大逐漸減小。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超材料天線，其特征在于，所述圓環(huán)體的折射率滿足 其中，S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；n_為所述圓環(huán)體的最大折射率。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超材料天線，其特征在于，所述圓環(huán)體的側(cè)表面的母線為圓弧段。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超材料天線，其特征在于，其中所述輻射源與所述圓環(huán)體底面外圓周上一點(diǎn)的連線的垂線與所述超材料遠(yuǎn)離所述輻射源的一面的交點(diǎn)為所述圓弧段的圓心，所述交點(diǎn)與圓環(huán)體底面外圓周上一點(diǎn)之間的垂線段為所述圓弧段的半徑。
全文摘要
本發(fā)明涉及超材料和超材料天線，包括側(cè)表面為曲面的圓環(huán)體，且所述圓環(huán)體的底面半徑小于頂面半徑；設(shè)輻射源與所述圓環(huán)體底面上一點(diǎn)的連線與垂直于超材料的直線之間的夾角為θ，夾角θ唯一對(duì)應(yīng)所述圓環(huán)體內(nèi)的一曲面，且?jiàn)A角θ唯一對(duì)應(yīng)的曲面上每一處的折射率均相同；所述圓環(huán)體的折射率隨著夾角θ的增大逐漸減小。本發(fā)明將超材料的折射率的跳變?cè)O(shè)計(jì)為曲面狀，從而大大減少跳變處的折射、衍射和反射效應(yīng)，減輕了互相干涉帶來(lái)的問(wèn)題，使得超材料和超材料天線具有更加優(yōu)異的性能。
文檔編號(hào)H01Q15/00GK102810750SQ201110176770
公開(kāi)日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者劉若鵬, 季春霖, 岳玉濤 申請(qǐng)人:深圳光啟高等理工研究院, 深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司