一种后馈式雷达天线制造技术

本发明专利技术涉及一种后馈式雷达天线，所述天线包括：馈源，用于辐射电磁波；超材料面板，用于将球面电磁波转化为平面电磁波，所述超材料面板包括多个具有相同折射率分布的核心层，所述超材料面板的每一核心层包括多个超材料单元，所述超材料单元包括设置一个或者多个小孔的单元基材，所述超材料面板的每一核心层的折射率以其中心为圆心呈圆形分布，随着半径的增加折射率逐渐减小，且半径相同处的折射率相同。本发明专利技术一种后馈式雷达天线通过改变超材料面板内部的折射率分布情况，使得天线远场功率大大地增强了，进而提升了天线传播的距离，同时通过在天线腔体内部设置一层吸波材料层，增加了天线的前后比，使得天线更具方向性。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及雷达天线领域，更具体地说，涉及一种使用超材料的后馈式雷达天线。
技术介绍
后馈天线又被称为卡塞格伦天线，由抛物面主反射面2、双曲面副反射面I、馈源喇叭3以及支架4构成，如图I所示。由于抛物面主反射面2的实焦点与双曲面副反射面I的虚焦点重合，而馈源喇叭3的相位中心与双曲面副反射面I的实焦点重合，从卫星射来的电磁波经过抛物面主反射面2 —次反射，再被双曲面副反射面I 二次反射后，被聚焦于馈源喇叭3的相位中心，同相叠加。从而实现雷达天线定向接收或者发射电磁波。为了制造抛物面反射面和双曲面副反射面通常利用模具铸造成型或者采用数控机床进行加工的方法。第一种方法的工艺流程包括制作抛物面模具、铸造成型抛物面和进行抛物面反射器地安装。工艺比较复杂，成本高，而且抛物面的形状要比较准确才能实现雷达天线的定向传播，所以对加工精度的要求也比较高。第二种方法采用大型数控机床进行抛物面的加工，通过编辑程序，控制数控机床中刀具所走路径，从而切割出所需的抛物面形状。这种方法切割很精确，但是制造这种大型数控机床比较困难，而且成本比较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中制造抛物面反射面和双曲面副反射面的困难，提供一种后馈式雷达天线，该天线不再拘泥于抛物面的定式，改以平板超材料，节约了空间；且改进大角度电磁波入射的偏折问题，提高了天线能量辐射的效率。为了达到上述目的，本专利技术采用的如下技术方案一种后馈式雷达天线，所述天线包括馈源，用于辐射电磁波；超材料面板，用于将所述馈源辐射出的电磁波从球面电磁波转化为平面电磁波，所述超材料面板包括多个具有相同折射率分布的核心层，所述超材料面板的每一核心层包括多个超材料单元，所述超材料单元包括设置一个或者多个小孔的单元基材，所述超材料面板的每一核心层的折射率以其中心为圆心呈圆形分布，随着半径的增加折射率逐渐减小，且半径相同处的折射率相同。进一步地，所述雷达天线还包括外壳，用于固定馈源；以及紧贴于所述外壳内壁的吸波材料层，用于吸收从馈源辐射出来的部分电磁波；所述吸波材料层和超材料面板构成封闭的腔体；所述馈源位于所述腔体内。进一步地，所述超材料面板还包括对称分布于所述核心层两侧的多个渐变层，所述每一渐变层均包括片状的基板层、片状的填充层以及设置在所述基板层和填充层之间的空气层。进一步地，所述填充层内填充的介质包括空气以及与所述基板层相同材料的介质。进一步地，所述每一超材料单元上形成有一个小孔，所述小孔内填充有折射率小于单元基材折射率的介质，且所有超材料单元内的小孔都填充相同材料的介质，所述设置在超材料单元内的小孔在每一核心层内的排布规律为所述超材料单元上形成的小孔体积以每一核心层的中心为圆心呈圆形分布，随着半径的增大超材料单元上形成的小孔体积亦增大，且具有相同半径处的超材料单元上形成的小孔体积相同。进一步地，所述每一超材料单元上形成有一个小孔，所述小孔内填充有折射率大于单元基材折射率的介质，且所有超材料单元内的小孔都填充相同材料的介质，所述设置在超材料单元内的小孔在每一核心层内的排布规律为所述超材料单元上形成的小孔体积以每一核心层的中心为圆心呈圆形分布，随着半径的增大超材料单元上形成的小孔体积逐渐减小，且具有相同半径处的超材料单元上形成的小孔体积相同。进一步地，所述超材料单元上形成有数量不同、体积相同的小孔，所述小孔内填充有折射率小于单元基材折射率的介质，且所有超材料单元内的小孔都填充相同材料的介质，所述设置在超材料单元内的小孔在每一核心层内的排布规律为所述超材料单元上形成的小孔数量以每一核心层的中心为圆心呈圆形分布，随着半径的增大超材料单元上形成 的小孔数量亦逐渐增加，且具有相同半径处的超材料单元上形成的小孔数量相同。进一步地，所述超材料单元上形成有数量不同、体积相同的小孔，所述小孔内填充有折射率大于单元基材折射率的介质，且所有超材料单元内的小孔都填充相同材料的介质，所述设置在超材料单元内的小孔在每一核心层内的排布规律为所述超材料单元上形成的小孔数量以每一核心层的中心为圆心呈圆形分布，随着半径的增大超材料单元上形成的小孔数量逐渐减小，且具有相同半径处的超材料单元上形成的小孔数量相同。进一步地，所述超材料面板的每一核心层的折射率以其中心为圆心，随着半径r的变化规律如以下表达式a式中nmax表不所述每一核心层中的最大折射率值,d表不所有核心层的总厚度，ss表示所述馈源到最靠近馈源位置的核心层的距离，n (r)表示所述多个核心层内半径r处折射率值。进一步地，所述超材料面板的每一渐变层内的折射率均匀分布的，且多个渐变层间折射率分布的变化规律如以下表达式 , i V} Jr V} —U1 =( max2 mmY，i=l、2、3、…、m，其中Ili表示第i层渐变层的折射率值，m表示渐变层的层数，nmin表示所述每一核心层内的最小折射率值，nfflax表示所述每一核心层中的最大折射率值，其中第m层渐变层与核心层靠近，随着m值的变小逐渐远离核心层，第一层渐变层为最外层渐变层。本专利技术相对于现有技术，具有以下有益效果本专利技术一种后馈式雷达天线通过改变超材料面板内部的折射率分布情况，使得天线远场功率大大地增强了，进而提升了天线传播的距离，同时通过在天线腔体内部设置一层吸波材料层，增加了天线的前后比，使得天线更具方向性。附图说明图I是现有技术中后馈抛物面天线结构示意图；图2是本专利技术一种后馈式雷达天线的结构示意图；图3是本专利技术所述超材料面板的结构示意图；图4是本专利技术所述超材料多个核心层的结构示意图； 图5是本专利技术所述超材料单元的结构示意图；图6是本专利技术所述超材料渐变层的结构示意图；图7是本专利技术核心层折射率变化示意图；图8是本专利技术核心层折射率变化示意图。具体实施例方式下面结合实施例及附图，对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。图2是本专利技术后馈式雷达天线的结构示意图，该天线包括馈源10、超材料面板20、外壳30以及吸波材料层40，所述馈源10固定于外壳30上，吸波材料层40紧贴于外壳30内壁，所述吸波材料层40与超材料面板20相连，且吸波材料层40和超材料面板20共同组成一个封闭的腔体，所述馈源10位于所述腔体内。通常从馈源10辐射的电磁波是球面电磁波，但是球面电磁波的远场方向性能不好，对于远距离以球面电磁波为载体的信号传输有很大的局限性，而且衰减快，本专利技术通过在馈源10传输方向上设计一具有电磁波汇聚功能的超材料面板20，该超材料面板20将馈源10辐射出来的大部分电磁波从球面电磁波转换为平面电磁波，使得雷达天线的方向性更好，天线主瓣能量密度更高，能量更大，进而以该平面电磁波为载体的信号传输距离更远。为了增强雷达天线的前后比，我们通常是降低天线副瓣和后瓣的电磁波能量，本专利技术中采用在所述外壳30的内壁紧贴一层吸波材料层40，用于吸收除主瓣方向以外的电磁波能量，所述外壳30用于固定所述馈源10，一般采用金属材料或者ABS材料。图3所示,所述超材料面板20包括多个具有相同折射率分布的核心层210以及对称分布在所述核心层两侧的多个渐变层220，所述核心层210也就是超材料面板10的功能层，由多个超材料单元组成，由于超材料面板20需对电磁波产生连续响应，因此超材料单元尺寸应小于所需响应电磁波波长的五分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种后馈式雷达天线，所述天线包括：馈源，用于辐射电磁波；超材料面板，用于将所述馈源辐射出的电磁波从球面电磁波转化为平面电磁波，其特征在于，所述超材料面板包括多个具有相同折射率分布的核心层，所述超材料面板的每一核心层包括多个超材料单元，所述超材料单元包括设置有一个或者多个小孔的单元基材，所述超材料面板的每一核心层的折射率以其中心为圆心呈圆形分布，随着半径的增加折射率逐渐减小，且半径相同处的折射率相同。

【技术特征摘要】
1.一种后馈式雷达天线，所述天线包括馈源，用于辐射电磁波；超材料面板，用于将所述馈源辐射出的电磁波从球面电磁波转化为平面电磁波，其特征在于，所述超材料面板包括多个具有相同折射率分布的核心层，所述超材料面板的每一核心层包括多个超材料单元，所述超材料单元包括设置有一个或者多个小孔的单元基材，所述超材料面板的每一核心层的折射率以其中心为圆心呈圆形分布，随着半径的增加折射率逐渐减小，且半径相同处的折射率相同。2.根据权利要求I所述的一种后馈式雷达天线，其特征在于，所述雷达天线还包括外壳，用于固定所述馈源；以及紧贴于所述外壳内壁的吸波材料层，用于吸收从馈源辐射出来的部分电磁波；所述吸波材料层和所述超材料面板构成封闭的腔体；所述馈源位于所述腔体内。3.根据权利要求I所述的一种后馈式雷达天线，其特征在于，所述超材料面板还包括对称分布于所述核心层两侧的多个渐变层，所述每一渐变层均包括片状的基板层、片状的填充层以及设置在所述基板层和填充层之间的空气层。4.根据权利要求3所述的一种后馈式雷达天线，其特征在于，所述填充层内填充的介质包括空气以及与所述基板层相同材料的介质。5.根据权利要求I所述的一种后馈式雷达天线，其特征在于所述每一超材料单元上形成有一个小孔，所述小孔内填充有折射率小于单元基材折射率的介质，且所有超材料单元内的小孔都填充相同材料的介质，所述设置在超材料单元内的小孔体积在每一核心层内的排布规律为所述超材料单元上形成的小孔体积以每一核心层的中心为圆心呈圆形分布，随着半径的增大超材料单元上形成的小孔体积亦增大，且具有相同半径处的超材料单元上形成的小孔体积相同。6.根据权利要求I所述的一种后馈式雷达天线，其特征在于，所述每一超材料单元上形成有一个小孔，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘若鹏，季春霖，岳玉涛，殷俊，
申请(专利权)人：深圳光启高等理工研究院，深圳光启创新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：