本发明专利技术涉及人工复合材料和人工复合材料天线，人工复合材料划分为多个区域；平面电磁波入射到人工复合材料的第一表面并在与第一表面相对的第二表面以球面波的形式射出；射出的电磁波反向延伸相交于人工复合材料的虚焦点上；第i区域与第一表面的交集部分为底面，与第二表面的交集部分为顶面；设虚焦点与第i区域顶面上一点的连线与垂直于人工复合材料的直线之间的夹角为θ，θ唯一对应第i区域内的一曲面，第i区域顶面上具有相同θ的点的集合构成θ唯一对应的曲面的边界；且θ唯一对应的曲面上每一处的折射率均相同，所述曲面的母线为抛物线弧；每一区域的折射率随着夹角θ的增大逐渐减小。本发明专利技术将折射率的跳变设计为曲面状，减少了跳变处的折射、衍射和反射效应。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电磁领域，更具体地说，涉及人工复合材料和人工复合材料天线。
技术介绍
在常规的光学器件中，利用透镜能使平面波经过透镜折射后变为球面波，该球面波好像是从透镜虚焦点上的点光源辐射出似的。目前透镜的发散是依靠透镜的球面形状的折射来实现。专利技术人在实施本专利技术过程中，发现透镜天线至少存在如下技术问题透镜的体积大而且笨重，不利于小型化的使用；透镜对于形状有很大的依赖性，需要比较精准才能实现天线的定向传播；电磁波反射干扰和损耗比较严重，电磁能量减少。而且，多数透镜天线的折射率的跳变是沿一条简单的且垂直于透镜表面的直线，导致电磁波经过透镜时的折射、衍射和反射较大，严重影响透镜性能。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述折射、衍射和反射较大、透镜性能差的缺陷，提供一种高性能的人工复合材料和人工复合材料天线。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种人工复合材料，所述人工复合材料划分为多个区域；平面电磁波入射到所述人工复合材料的第一表面并在与所述第一表面相对的第二表面以球面波的形式射出；射出的电磁波反向延伸相交于所述人工复合材料的虚焦点上；第i区域与所述第一表面的交集部分为第i区域的底面，第i区域与所述第二表面的交集部分为第i区域的顶面；设虚焦点与所述第i区域顶面上一点的连线与垂直于人工复合材料的直线之间的夹角为Θ，夹角Θ唯一对应第i区域内的一曲面，第i区域顶面上具有相同夹角Θ的点的集合构成夹角Θ唯一对应的曲面的边界；且夹角Θ唯一对应的曲面上每一处的折射率均相同，所述曲面的母线为抛物线弧；每一区域的折射率随着夹角Θ的增大逐渐减小。在本专利技术所述的人工复合材料中，设虚焦点与第i区域顶面外圆周上一点的连线与垂直于人工复合材料的直线之间的夹角为Θ i，i为正整数且越靠近人工复合材料中心的区域对应的i越小；其中，夹角Θ i对应的曲面的母线的弧长为c( Θ D，弧长c( Θ J和夹角Θi满足如下公式)=; ^max(z') ^min(/+l){s + d)x(—^-—-- —) = Ciejniaam-Ciei^nmm0 ). COSUi COSUi^其中，θ 0 = 0,c( θ 0) = d ；s为所述虚焦点到所述人工复合材料的距离；d为所述人工复合材料的厚度；λ为电磁波的波长，nmax(i)、nmiJi)分别为第i区域的最大折射率和最小折射率，nmax(i+1)为第i+l区域的最大折射率。在本专利技术所述的人工复合材料中，相邻两个区域的最大折射率和最小折射率满:nmax(i) ^min(i) ^max(i+l) ^min(i+l) °在本专利技术所述的人工复合材料中，第i区域的折射率分布满足 I 「(5 + /) , λ TIi(O) =- ----{s + d) + nmd . 1c(0)l cos6>7」，其中c( Θ )为夹角Θ对应的曲面的母线的弧长，s为所述虚焦点到所述人工复合 材料的距离，d为所述人工复合材料的厚度；nmin为所述人工复合材料的最小折射率。在本专利技术所述的人工复合材料中，弧长c( Θ )满足 d log(|tan θ\ + Vl+ tan2 θ) + ^ /-5—c(6>) =--^——- + Vl + tan26> .2|tan6>| + ^，其中，δ为预设小数。在本专利技术所述的人工复合材料中，以经过所述人工复合材料第二表面的中心且垂直于所述人工复合材料的直线为横坐标轴，以经过所述人工复合材料第二表面的中心且平行于所述第二表面的直线为纵坐标轴，所述抛物线弧所在的抛物线方程为I 7= tan 6^(--x +x + s + t/)。 2d本专利技术还提供一种人工复合材料天线，包括虚焦点和设置在电磁波传播方向上的人工复合材料；所述人工复合材料划分为多个区域；平面电磁波入射到所述人工复合材料的第一表面并在与所述第一表面相对的第二表面以球面波的形式射出；射出的电磁波反向延伸相交于所述人工复合材料的虚焦点上；第i区域与所述第一表面的交集部分为第i区域的底面，第i区域与所述第二表面的交集部分为第i区域的顶面；设虚焦点与所述第i区域顶面上一点的连线与垂直于人工复合材料的直线之间的夹角为Θ，夹角Θ唯一对应第i区域内的一曲面，第i区域顶面上具有相同夹角Θ的点的集合构成夹角Θ唯一对应的曲面的边界；且夹角Θ唯一对应的曲面上每一处的折射率均相同，所述曲面的母线为抛物线弧；每一区域的折射率随着夹角Θ的增大逐渐减小。在本专利技术所述的人工复合材料天线中，设虚焦点与第i区域顶面外圆周上一点的连线与垂直于人工复合材料的直线之间的夹角为Θ i，i为正整数且越靠近人工复合材料中心的区域对应的i越小；其中，夹角Θ i对应的曲面的母线的弧长为c( Θ D，弧长c( Θ J和夹角Θ i满足如下公式J-;^max(z') ^min(/+l){s + d)x(—^-—-- —) = Ciejniaam-Ciei^nmm0 ). COSUi COSUi^其中，θ(1 = 0，(3(θ(1) =d;s为所述虚焦点到所述人工复合材料的距离；d为所述人工复合材料的厚度；λ为电磁波的波长，nmax(i)、nmin(i)分别为第i区域的最大折射率和最小折射率，nmax(i+1)为第i+l区域的最大折射率。在本专利技术所述的人工复合材料天线中，相邻两个区域的最大折射率和最小折射率 两足nmax(i)_nmin(i) — nmax (i+l) _nmin(i+l) °在本专利技术所述的人工复合材料天线中，第i区域的折射率分布满足 I 「(5 + /) , λ Tii(O) =- ----{s + d) + nmd . 1 c(0)l cos6>7」，其中c( Θ )为夹角Θ对应的曲面的母线的弧长，s为所述虚焦点到所述人工复合 材料的距离，d为所述人工复合材料的厚度；nmin为所述人工复合材料的最小折射率。实施本专利技术的技术方案，具有以下有益效果将人工复合材料的折射率的跳变设计为母线为抛物线弧的曲面状，从而大大减少跳变处的折射、衍射和反射效应，减轻了互相干涉带来的问题，使得人工复合材料和人工复合材料天线具有更加优异的性能。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中图I是依据本专利技术一实施例的人工复合材料对电磁波的发散作用示意图；图2是图I所示的人工复合材料10的结构示意图；图3示出了图2中的的人工复合材料10的侧视图；图4是图3所示的抛物线弧m与Θ的关系示意图；图5是人工复合材料10在yx平面上的折射率分布图。具体实施例方式图I是依据本专利技术一实施例的人工复合材料10对电磁波的发散作用示意图，人工复合材料10相对设置于辐射源的电磁波传播方向上。平面电磁波入射到所述人工复合材料的第一表面A并在与第一表面A相对的第二表面B以球面波的形式射出。射出的电磁波反向延伸相交于所述人工复合材料的虚焦点J上。作为公知常识我们可知，电磁波的折射率与X//成正比关系，当一束电磁波由一种介质传播到另外一种介质时，电磁波会发生折射，当物质内部的折射率分布非均匀时，电磁波就会向折射率比较大的位置偏折，通过设计人工复合材料中每一点的电磁参数，就可对人工复合材料的折射率分布进行调整，进而达到改变电磁波的传播路径的目的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种人工复合材料，其特征在于，所述人工复合材料划分为多个区域；平面电磁波入射到所述人工复合材料的第一表面并在与所述第一表面相对的第二表面以球面波的形式射出；射出的电磁波反向延伸相交于所述人工复合材料的虚焦点上；第i区域与所述第一表面的交集部分为第i区域的底面，第i区域与所述第二表面的交集部分为第i区域的顶面；设虚焦点与所述第i区域顶面上一点的连线与垂直于人工复合材料的直线之间的夹角为θ，夹角θ唯一对应第i区域内的一曲面，第i区域顶面上具有相同夹角θ的点的集合构成夹角θ唯一对应的曲面的边界；且夹角θ唯一对应的曲面上每一处的折射率均相同，所述曲面的母线为抛物线弧；每一区域的折射率随着夹角θ的增大逐渐减小。
【技术特征摘要】
1.一种人工复合材料，其特征在于，所述人工复合材料划分为多个区域；平面电磁波入射到所述人工复合材料的第一表面并在与所述第一表面相对的第二表面以球面波的形式射出；射出的电磁波反向延伸相交于所述人工复合材料的虚焦点上； 第i区域与所述第一表面的交集部分为第i区域的底面，第i区域与所述第二表面的交集部分为第i区域的顶面；设虚焦点与所述第i区域顶面上一点的连线与垂直于人工复合材料的直线之间的夹角为Θ，夹角Θ唯一对应第i区域内的一曲面，第i区域顶面上具有相同夹角Θ的点的集合构成夹角Θ唯一对应的曲面的边界；且夹角Θ唯一对应的曲面上每一处的折射率均相同，所述曲面的母线为抛物线弧；每一区域的折射率随着夹角Θ的增大逐渐减小。2.根据权利要求I所述的人工复合材料，其特征在于，设虚焦点与第i区域顶面外圆周上一点的连线与垂直于人工复合材料的直线之间的夹角为Θ y i为正整数且越靠近人工复合材料中心的区域对应的i越小；其中，夹角Θ i对应的曲面的母线的弧长为c( Θ J，弧长C(Qi)和夹角Qi满足如下公式3.根据权利要求2所述的人工复合材料，其特征在于，相邻两个区域的最大折射率和最小折射率满足nm4.根据权利要求2所述的人工复合材料，其特征在于，第i区域的折射率分布满足5.根据权利要求4所述的人工复合材料，其特征在于，弧长c(0)满足如下公式6.根据权利要求4所述的人工复合材料，其特征在于，以经过所述人工复合材料第二表面的中心且垂直于所述人工复合材料的直线为横坐标轴，以经过所述人工复合材料...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘若鹏，季春霖，岳玉涛，
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：
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