一种超表面单元、透镜及使用其的透镜天线制造技术

本发明专利技术公开一种超表面单元、透镜及使用其的透镜天线，包括相位补偿件，所述相位补偿件的两侧对称设置有金属贴片组件，所述金属贴片组件包括由所述相位补偿件向外侧依次分布的第一金属贴片、第二金属贴片和第三金属贴片，且所述第一金属贴片、所述第二金属贴片、所述第三金属贴片和所述相位补偿件两两之间均插设有介质基板。只需要将相位延长线等比例缩小或放大即可实现相位补偿，避免了传统的平面超材料透镜需要通过改变多个结构部来实现相位变化所带来的叠加加工误差，从而导致增加相位时的不稳定。提出了一种简单有效的方法来设计具有宽带特性的透镜，该透镜在工作带宽内具有非常平坦的增益，具有较高的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种超表面单元、透镜及使用其的透镜天线
本专利技术涉及超表面单元
，尤其涉及一种超表面单元、透镜及使用其的透镜天线。
技术介绍
由于超材料平面透镜可以使电磁波能通过其进行聚焦，使平面透镜具备了曲面透镜的电磁属性，同时保留了同样的宽带性能，在不需要大型中凹反射器或曲面透镜的情况下实现更好的性能和更大的带宽，因此被广泛的应用在飞机、舰艇、无线电和卫星天线等领域。但现有的超材料平面透镜主要是通过同时改变多个结构部来实现相位变化所带来的叠加加工误差，由于需要同时改变多个结构部，因此将会导致增加相位的不稳定，并且在实际使用过程中，进行相位改变时操作较为复杂。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提出一种超表面单元、透镜及使用其的透镜天线，旨在解决现有的超材料平面透镜在增加相位时容易出现不稳定的情况，并且在进行相位调整时操作较为复杂的技术问题。为实现上述目的，本专利技术提出一种超表面单元，包括相位补偿件，所述相位补偿件的两侧对称设置有金属贴片组件，所述金属贴片组件包括由所述相位补偿件向外侧依次分布的第一金属贴片、第二金属贴片和第三金属贴片，且所述第一金属贴片、所述第二金属贴片、所述第三金属贴片和所述相位补偿件两两之间均插设有介质基板；所述相位补偿件包括开路短截线组和相位延长线，两组所述开路短截线组通过所述相位延长线连接，且两组所述开路短截线组在水平面上的投影以所述第一金属贴片的投影中心O为中心呈中心对称分布；所述开路短截线组包括依次连接的第一开路短截线、第二开路短截线和第三开路短截线；所述第一金属贴片上开设有第一缝隙，位于所述相位补偿件一侧的所述第一金属贴片的第一缝隙的中心与一个所述第二开路短截线的中心一致，位于所述相位补偿件另一侧的所述第一金属贴片的第一缝隙的中心与另一个所述第二开路短截线的中心一致；所述第二金属贴片上开设有“口”字型的用于增强耦合作用的第二缝隙。优选地，所述第一开路短截线包括第一水平段和第一竖直段，所述第一水平段和所述第一竖直段连接形成“T”型的所述第一开路短截线，所述第二开路短截线包括第二水平段和第二竖直段，所述第二水平段和所述第二竖直段连接形成“T”型的所述第二开路短截线，所述第三开路短截线包括第三水平段和第三竖直段，所述第三竖直段和所述第三水平段首尾连接形成“L”型的所述第三开路短截线，所述相位延长线的两端分别连接两个所述第一竖直段，所述第一竖直段与所述第二竖直段连接，所述第二竖直段与所述第三竖直段连接；所述第一水平段的长度>所述第二水平段的长度。优选地，所述相位延长线包括第一段、第二段、第三段、第四段、第五段和第六段，所述第一段水平向一侧延伸，其末端垂直向上延伸形成所述第二段，所述第二段的末端水平向靠近所述第一段的方向延伸形成所述第三段，所述第三段的末端垂直向下延伸形成所述第四段，所述第四段的末端水平向靠近所述第三段的方向延伸形成所述第五段，所述第五段垂直向上延伸形成所述第六段；所述第一段的首端与一个所述第一竖直段连接，所述第六段的末端与另一个所述第一竖直段连接；所述第一段、所述第二段、所述第三段与所述第四段、所述第五段、所述第六段在水平面上的投影沿所述第一金属贴片在水平面上投影的对角线对称分布。优选地，所述第一缝隙为矩形或两头大、中间小的形状。优选地，所述第三金属贴片为正方形。优选地，所述介质基板包括第一介质基板和第二介质基板，所述第一介质基板的厚度>所述第二介质基板的厚度；所述第一介质基板插设在所述第二金属贴片和第三金属贴片之间，所述第一金属贴片与所述第二金属贴片之间插设有所述第二介质基板，所述第一金属贴片与所述相位补偿件之间插设有所述第二介质基板。优选地，所述金属贴片组件和所述介质基板通过金属探针固定。除此之外，本专利技术还提出一种透镜，使用如上述任一项所述的超表面单元，所述透镜由M×N个所述超表面单元阵列排布形成，其中，M≥4,N≥4，M和N均为自然数，且相邻的所述超表面单元之间的间距相等。优选地，从所述透镜的中心到边缘，所述超表面单元的相位逐渐减小。除此之外，本专利技术还提出一种透镜天线，使用如上述任一项所述的透镜，包括用于辐射电磁波的馈源，所述透镜用于对所述馈源辐射出的电磁波进行相位补偿。本专利技术的超表面单元、透镜及使用其的透镜天线具有如下有益效果：在实现电磁波相位补偿手段上，只需要将超表面单元的两组相位延长线等比例缩小或放大即可，避免了传统的平面超材料透镜需要通过改变多个结构部来实现相位变化所带来的叠加加工误差，从而导致增加相位时的不稳定。同时提出了一种简单有效的方法来设计具有宽带特性的透镜，超表面透镜在工作带宽内具有非常平坦的增益，具有较高的应用价值。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本专利技术超表面单元一实施例的结构示意图；图2为本专利技术超表面单元的爆炸图；图3为本专利技术超表面单元的相位补偿件的结构示意图；图4为本专利技术超表面单元的第二金属贴片的结构示意图；图5为本专利技术超表面单元的第一金属贴片的结构示意图；图6为本专利技术超表面单元在水平面上的投影示意图；图7为本专利技术超表面单元在不同相位延长线的穿透电磁波相位变化图；图8为本专利技术超表面单元在不同相位延长线时的穿透电磁波幅度变化；图9为本专利技术透镜天线的结构示意图；图10为本专利技术透镜天线在频率为9.5GHz和1GHz的二维方向图曲线；图11为本专利技术透镜天线的增益随频率的变化趋势图。附图中：1-相位补偿件、11-开路短截线组、111-第一开路短截线、1111-第一水平段、1112-第一竖直段、112-第二开路短截线、1121-第二水平段、1122-第二竖直段、113-第三开路短截线、1131-第三水平段、1132-第三竖直段、12-相位延长线、121-第一段、122-第二段、123-第三段、124-第四段、125-第五段、126-第六段、2-金属贴片组件、21-第一金属贴片、211-第一缝隙、22-第二金属贴片、221-第二缝隙、23-第三金属贴片、3-介质基板、31-第一介质基板、32-第二介质基板、4-金属探针、5-透镜、6-馈源。本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明，若本专利技术实施例中有涉及方向性指示诸如上、下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超表面单元，其特征在于，包括相位补偿件(1)，所述相位补偿件(1)的两侧对称设置有金属贴片组件(2)，所述金属贴片组件(2)包括由所述相位补偿件(1)向外侧依次分布的第一金属贴片(21)、第二金属贴片(22)和第三金属贴片(23)，且所述第一金属贴片(21)、所述第二金属贴片(22)、所述第三金属贴片(23)和所述相位补偿件(1)两两之间均插设有介质基板(3)；/n所述相位补偿件(1)包括开路短截线组(11)和相位延长线(12)，两组所述开路短截线组(11)通过所述相位延长线(12)连接，且两组所述开路短截线组(11)在水平面上的投影以所述第一金属贴片(21)的投影中心O为中心呈中心对称分布；所述开路短截线组(11)包括依次连接的第一开路短截线(111)、第二开路短截线(112)和第三开路短截线(113)；/n所述第一金属贴片(21)上开设有第一缝隙(211)，位于所述相位补偿件(1)一侧的所述第一金属贴片(21)的第一缝隙(211)的中心与一个所述第二开路短截线(112)的中心一致，位于所述相位补偿件(1)另一侧的所述第一金属贴片(21)的第一缝隙(211)的中心与另一个所述第二开路短截线(112)的中心一致；/n所述第二金属贴片(22)上开设有“口”字型的用于增强耦合作用的第二缝隙(221)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种超表面单元，其特征在于，包括相位补偿件(1)，所述相位补偿件(1)的两侧对称设置有金属贴片组件(2)，所述金属贴片组件(2)包括由所述相位补偿件(1)向外侧依次分布的第一金属贴片(21)、第二金属贴片(22)和第三金属贴片(23)，且所述第一金属贴片(21)、所述第二金属贴片(22)、所述第三金属贴片(23)和所述相位补偿件(1)两两之间均插设有介质基板(3)；
所述相位补偿件(1)包括开路短截线组(11)和相位延长线(12)，两组所述开路短截线组(11)通过所述相位延长线(12)连接，且两组所述开路短截线组(11)在水平面上的投影以所述第一金属贴片(21)的投影中心O为中心呈中心对称分布；所述开路短截线组(11)包括依次连接的第一开路短截线(111)、第二开路短截线(112)和第三开路短截线(113)；
所述第一金属贴片(21)上开设有第一缝隙(211)，位于所述相位补偿件(1)一侧的所述第一金属贴片(21)的第一缝隙(211)的中心与一个所述第二开路短截线(112)的中心一致，位于所述相位补偿件(1)另一侧的所述第一金属贴片(21)的第一缝隙(211)的中心与另一个所述第二开路短截线(112)的中心一致；
所述第二金属贴片(22)上开设有“口”字型的用于增强耦合作用的第二缝隙(221)。


2.根据权利要求1所述的一种超表面单元，其特征在于，所述第一开路短截线(111)包括第一水平段(1111)和第一竖直段(1112)，所述第一水平段(1111)和所述第一竖直段(1112)连接形成“T”型的所述第一开路短截线(111)，所述第二开路短截线(112)包括第二水平段(1121)和第二竖直段(1122)，所述第二水平段(1121)和所述第二竖直段(1122)连接形成“T”型的所述第二开路短截线(112)，所述第三开路短截线(113)包括第三水平段(1131)和第三竖直段(1132)，所述第三竖直段(1132)和所述第三水平段(1131)首尾连接形成“L”型的所述第三开路短截线(113)，所述相位延长线(12)的两端分别连接两个所述第一竖直段(1112)，所述第一竖直段(1112)与所述第二竖直段(1122)连接，所述第二竖直段(1122)与所述第三竖直段(1132)连接；
所述第一水平段(1111)的长度>所述第二水平段(1121)的长度。


3.根据权利要求2所述的一种超表面单元，其特征在于，所述相位延长线(12)包括第一段(121)、第二段(122)、第三段(123)...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁家军，黄冠龙，
申请(专利权)人：佛山蓝谱达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44