一种超材料卫星天线及卫星接收系统技术方案

本发明专利技术提供一种超材料卫星天线，所述超材料卫星天线包括馈源以及固定在墙壁上的超材料平板，所述超材料平板包括核心层及设置在核心层后表面的反射板，所述核心层包括基板及附着在基板前表面的多个金属微结构，所述基板后表面附着有所述反射板；所述金属微结构为金属点状，按所述核心层预设的折射率分布，每一区域的折射率与所述该区域的金属点的折射率相匹配。还涉及卫星接收系统。按核心层预设的折射率分布，选取与每一区域折射率相匹配的金属材料，可以使超材料的金属微结构的尺寸缩小到点状，降低了该金属微结构的损耗（金属点比金属微结构尺寸小），同时也降低了金属材料的使用量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信领域，更具体地说，涉及一种超材料卫星天线及卫星接收系统。
技术介绍
超材料是近十年来发展起来的对电磁波起调制作用的材料。超材料一般是由一定数量的金属微结构附在具有一定力学、电磁学的基板上，这些具有特定图案和材质的微结构会对经过其身的特定频段的电磁波产生调制作用。现有的卫星天线，例如卫星电视接收天线，通常采用传统的反射面天线通常为抛物面天线，抛物面天线负责将接收到的信号反射到位于焦点处的信号接收器内。 接收从卫星上传来的电磁波信号时，平行的电磁波(由于卫星与地球的距离相当远，其发出的电磁波在到达地面时可认为是平面波)通过抛物面天线反射后，汇聚到信号接收器上。基于超材料卫星天线的制作思路是使用单一的一种金属材料，如铜、银，在模拟仿真设计中，在基板上不同区域使用不同大小、不同形状的金属微结构控制电磁波的折射角度以达到所需要的调制效果。其中，金属微结构的尺寸越大，其反射角度越大，则此次折射损耗越大。当使用的基板损耗为10-3级别时，此超材料卫星天线对电磁波的损耗主要来自于金属微结构。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种降低损耗的超材料卫星天线及卫星接收系统，同时也降低了金属材料的使用量。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种超材料卫星天线，所述超材料卫星天线包括馈源以及固定在墙壁上的超材料平板，所述超材料平板包括核心层及设置在核心层后表面的反射板，所述核心层包括基板及附着在基板前表面的多个金属微结构，所述基板后表面附着有所述反射板；所述金属微结构为金属点状，按所述核心层预设的折射率分布，每一区域的折射率与所述该区域的金属点的折射率相匹配。所述金属点的直径为0. I 2mm。所述金属点通过丝网印刷技术附着在所述基板上。所述金属点所采用的材料为纯金属、合金、金属间化合物或掺杂的金属。所述基板为有机树脂基板。一种卫星接收系统，包括卫星天线、连接信号接收器的卫星接收机，其特征在于，所述卫星天线为上述超材料卫星天线。本专利技术的有益效果为按核心层预设的折射率分布，选取与每一区域折射率相匹配的金属材料，可以使超材料的金属微结构的尺寸缩小到点状，降低了该金属微结构的损耗(金属点比金属微结构尺寸小)，同时也降低了金属材料的使用量。附图说明图I是本专利技术的超材料卫星天线的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图I所示，根据本专利技术的超材料卫星天线包括设置在馈源后方的超材料平板100，超材料平板100包括核心层10及设置在核心层后表面的反射板200，核心层10包括有机树脂基板及附着在有机树脂基板如表面的多个金属微结构，有机树脂基板后表面附着有反射板；本专利技术的关键点在于按核心层预设的折射率分布，选取与每一区域折射率相匹 配的金属材料，使超材料的金属微结构的尺寸缩小成金属点状，金属点的直径为0. r2mm,降低了该金属微结构的损耗(金属点比金属微结构尺寸小)，同时也降低了金属材料的使用量，每一区域的折射率与该区域的金属点的折射率相匹配。金属点所采用的材料为纯金属、合金、金属间化合物或掺杂的金属(如银、金、铜、铝、铬、钼、铱、钯、铍、锂、钠、KAu, LiAg或氧化铟锡等)，通过丝网印刷技术附着在有机树脂基板上。馈源为传统的波纹喇叭，这个根据卫星的电视信号的极化方式不同有不同的选择，例如中星9号，其电视信号既有左旋圆极化又有右旋圆极化，因此馈源应当采用双圆极化的波纹喇叭。超材料平板100任一纵截面具有相同的形状与面积，此处的纵截面是指超材料平板中与超材料平板的中轴线垂直的剖面。超材料平板的纵截面为方形、圆形或椭圆形，优选地，超材料平板的纵截面为方形，这样得到的超材料平板容易加工，例如300X300mm或450X450mm的正方形，450X475mm的长方形。圆形可以是直径为250、300或450mm的圆形。核心层的折射率分布满足如下公式n(x, y, 0) = nmdX - dis-、I ) Vsegment = SS+ A *皿111琴ent (2)；Iiumsegment = floor(dls、aS) C3)；D =-2- C4) ^max —^minCiis=Ci^d2(o;；dj —+ (y - Ysource )」+ ^source° , ’d2 = siny * (V2 — y) (7)；ss = sin Y *(L/2_yv 偏ij —cosy* Zvirtual (8);以上公式是在超材料平板上建立坐标系，其中超材料平板中心点为坐标原点(0，0，0)，卫星在所述竖直墙壁上的投影点、超材料平板的中心点以及馈源在所述竖直墙壁上的投影点三点共线，所述三点的共线为y轴，且朝卫星在所述竖直墙壁上的方向为正，垂直所述超材料平板为z轴，且朝墙壁面外为正；其中，n(x, y,0)表示核心层上任意一点的折射率值；L表示核心层被坐标面yoz所截的有效长度；n_表示核心层的折射率的最大值；Iiniin表示核心层的折射率的最小值；入表示卫星电视天线接收的电磁波的波长；y表示从特定卫星发出的电磁波在超材料平板表面入射时与超材料平板法线所成的夹角；floor表示向下取整；(xsource, Ysource, Zsource)表示馈源等效点的坐标；(xvirtual, yvirtual, Zvirtual)表示馈源等效点相对于坐标面xoy的对称点的坐标。核心层的折射率分布也可以满足如下公式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超材料卫星天线，其特征在于，所述超材料卫星天线包括馈源以及固定在墙壁上的超材料平板，所述超材料平板包括核心层及设置在核心层后表面的反射板，所述核心层包括基板及附着在基板前表面的多个金属微结构，所述基板后表面附着有所述反射板；所述金属微结构为金属点状，按所述核心层预设的折射率分布，每一区域的折射率与所述该区域的金属点的折射率相匹配。2.根据权利要求I所述的超材料卫星天线，其特征在于，所述金属点的直径为0. I 2mm。...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘若鹏，季春霖，李雪，熊晓磊，
申请(专利权)人：深圳光启创新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：