一种动中通天线制造技术

本发明专利技术公开了一种动中通天线，包括与水平面平行设置的多个超材料平板及多个馈源，多个超材料平板处于同一水平面，每一超材料平板对应一个馈源，每一超材料平板包括核心层及设置在核心层一侧表面的反射层，核心层包括一个核心层片层或多个相同的核心层片层，每一个核心层片层包括片状的第一基材以及设置在第一基材上的多个第一人造微结构，多个超材料平板具有相同的折射率分布规律，通过精确设计超材料平板的折射率分布，使得特定角度的平面波经超材料平板后能够在馈源处汇聚。根据本发明专利技术的动中通天线，由片状的超材料平板代替传统的抛物面天线，制造加工更加容易，成本更加低廉。

【技术实现步骤摘要】
一种动中通天线
本专利技术涉及通信领域，更具体地说，涉及一种动中通天线。
技术介绍
动中通是“移动中的卫星地面站通信系统”的简称。通过动中通系统，车辆、轮船、飞机等移动的载体在运动过程中可实时跟踪卫星等平台，不间断地传递语音、数据、图像等多媒体信息，可满足各种军民用应急通信和移动条件下的多媒体通信的需要。动中通系统很好地解决了各种车辆、轮船等移动载体在运动中通过地球同步卫星，实时不断地传递语音、数据、高清晰的动态视频图像、传真等多媒体信息的难关，是通信领域的一次重大的突破，是当前卫星通信领域需求旺盛、发展迅速的应用领域，在军民两个领域都有极为广泛的发展前景。作为动中通系统的一个重要组成部分，动中通天线负责通信信号的接收和/或发送，传统的动中通天线一般采用抛物面天线。但是由于抛物面天线的反射面的曲面加工难度大，精度要求也高，因此，制造麻烦，且成本较高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有的动中通天线加工不易、成本高的缺陷，提供一种加工简单、制造成本低的动中通天线。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种动中通天线，所述动中通天线包括与水平面平行设置的多个超材料平板及设置在多个超材料平板上方的多个馈源，所述多个超材料平板处于同一水平面，每一超材料平板对应一个馈源，每一超材料平板包括核心层及设置在核心层一侧表面的反射层，所述核心层包括一个核心层片层或多个相同的核心层片层，每一个核心层片层包括片状的第一基材以及设置在第一基材上的多个第一人造微结构，所述多个超材料平板具有相同的折射率分布规律，以任一超材料平板的核心层片层的上表面为xy平面，以该超材料平板对应的馈源在该核心层片层上表面所在平面上的投影为坐标原点o，建立xoy的二维坐标系，则有，该核心层片层任一点(x，y)的折射率满足如下公式：s＝yo×cosγ+zo×sinγ；其中，n(x,y)表示该核心层片层任一点(x，y)的折射率值；zo表示对应馈源到该超材料平板上表面的的垂直距离；yo表示该核心层片层的上表面边缘与y轴正方向的交点的y坐标值；γ表示所要通信的卫星的仰角；nmax表示该超材料平板的核心层片层的折射率的最大值；nmin表示该超材料平板的核心层片层的折射率的最小值；λ表示频率为天线中心频率的电磁波的波长；floor表示向下取整。进一步地，所述核心层的厚度为Dh，2Dh＝D。进一步地，所述第一基材包括片状的第一前基板及第一后基板，所述多个第一人造微结构夹设在第一前基板与第一后基板之间，所述核心层片层的厚度为0.21-2.5mm，其中，第一前基板的厚度为0.1-1mm，第一后基板的厚度为0.1-1mm，多个第一人造微结构的厚度为0.01-0.5mm。进一步地，每一超材料平板还包括设置在其核心层另一侧表面的阻抗匹配层，所述阻抗匹配层包括一个阻抗匹配层片层或多个厚度相同的阻抗匹配层片层，所述阻抗匹配层片层包括片状的第二基材以及设置在第二基材上的多个第二人造微结构，所述一个或多个阻抗匹配层片层的折射率分布满足如下公式：其中，ni(r)表示阻抗匹配层片层上半径为r处的折射率值，阻抗匹配层片层的折射率分布圆心即为馈点在相应的阻抗匹配层片层外侧表面所在平面的投影；其中，i表示阻抗匹配层片层的编号，靠近馈源的阻抗匹配层片层的编号为m，由馈源向核心层方向，编号依次减小，靠近核心层的阻抗匹配层片层的编号为1；上述的nmax、nmin分别与核心层片层的折射率的最大值、最小值相同。进一步地，每一超材料平板还包括设置在其核心层另一侧表面的阻抗匹配层，所述阻抗匹配层包括一个阻抗匹配层片层或多个厚度相同的阻抗匹配层片层，所述阻抗匹配层片层包括片状的第二基材以及设置在第二基材上的多个第二人造微结构，所述每一阻抗匹配层片层具有单一的折射率，所述一个或多个阻抗匹配层片层的折射率满足以下公式：其中，m表示阻抗匹配层的总层数，i表示阻抗匹配层片层的编号，其中，靠近核心层的阻抗匹配层片层的编号为m。进一步地，所述核心层的厚度为Dh，所述阻抗匹配层的厚度为Dz，Dz+2Dh＝D。进一步地，所述第二基材包括片状的第二前基板及第二后基板，所述多个第二人造微结构夹设在第二前基板与第二后基板之间，所述阻抗匹配层片层的厚度为0.21-2.5mm，其中，第二前基板的厚度为0.1-1mm，第二后基板的厚度为0.1-1mm，多个第二人造微结构的厚度为0.01-0.5mm。进一步地，所述第一人造微结构及第二人造微结构均为由铜线或银线构成的金属微结构，所述金属微结构通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻的方法分别附着在第一基材及第二基材上。进一步地，所述金属微结构呈平面雪花状，所述金属微结构具有相互垂直平分的第一金属线及第二金属线，所述第一金属线与第二金属线的长度相同，所述第一金属线两端连接有相同长度的两个第一金属分支，所述第一金属线两端连接在两个第一金属分支的中点上，所述第二金属线两端连接有相同长度的两个第二金属分支，所述第二金属线两端连接在两个第二金属分支的中点上，所述第一金属分支与第二金属分支的长度相等。进一步地，所述平面雪花状的金属微结构的每个第一金属分支及每个第二金属分支的两端还连接有完全相同的第三金属分支，相应的第三金属分支的中点分别与第一金属分支及第二金属分支的端点相连。进一步地，所述平面雪花状的金属微结构的第一金属线与第二金属线均设置有两个弯折部，所述平面雪花状的金属微结构绕第一金属线与第二金属线的交点在金属微结构所处平面内向任意方向旋转90度的图形都与原图重合。进一步地，所述多个超材料平板具有相同的形状与尺寸，所述多个超材料平板绕一定轴圆周排布，所述定轴为多个超材料拼装以后的结构的中心轴。根据本专利技术的动中通天线，通过精确设计超材料平板的折射率分布，使得特定角度的平面波经超材料平板后能够在馈源处汇聚，由片状的超材料平板代替了传统的抛物面天线，制造加工更加容易，成本更加低廉，另外依此设计的超材料平板整体厚度在毫米级别，使得该动中通天线整体较轻，占用空间体积少。附图说明图1是本专利技术一种实施例中超材料平板与其对应的馈源的相对位置示意图；图2是本专利技术的核心层片层其中一个超材料单元的透视示意图；图3是本专利技术的核心层片层的结构示意图；图4是本专利技术的阻抗匹配层片层的结构示意图；图5是本专利技术的平面雪花状的金属微结构的示意图；图6是图5所示的平面雪花状的金属微结构的一种衍生结构；图7是图5所示的平面雪花状的金属微结构的一种变形结构。图8是平面雪花状的金属微结构的拓扑形状的演变的第一阶段；图9是平面雪花状的金属微结构的拓扑形状的演变的第二阶段；图10是本专利技术另一种实施例中超材料平板与其对应的馈源的相对位置示意图；图11是本专利技术动中通天线在车辆上的安装结构示意图；图12为本专利技术的一种实施例两个相同的方形超材料平板的拼装示意图；图13为本专利技术的一种实施例两个相同的半圆形超材料平板的拼装示意图；图14为本专利技术的一种实施例三个相同的扇形超材料平板的拼装示意图；图15为本专利技术的一种实施例四个相同的正方形超材料平板的拼装示意图；图16为本专利技术的一种实施例四个相同的扇形超材料平板的拼装示意图。具体实施方式如图1、图11所示，本专利技术的所述动中通天线DZT装载在移动载体YDT(例如车辆、船舶、飞机)的顶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动中通天线，其特征在于，所述动中通天线包括与水平面平行设置的多个超材料平板及设置在多个超材料平板上方的多个馈源，所述多个超材料平板处于同一水平面，每一超材料平板对应一个馈源，每一超材料平板包括核心层及设置在核心层一侧表面的反射层，所述核心层包括一个核心层片层或多个相同的核心层片层，每一个核心层片层包括片状的第一基材以及设置在第一基材上的多个第一人造微结构，所述多个超材料平板具有相同的折射率分布规律，以任一超材料平板的核心层片层的上表面为xy平面，以该超材料平板对应的馈源在该核心层片层上表面所在平面上的投影为坐标原点o，建立xoy的二维坐标系，则有，该核心层片层任一点(x，y)的折射率满足如下公式：n(x,y)=nmax-x2+y2+zo2+(yo-y)×cosγ-(s+kλ)D;s＝yo×cosγ+zo×sinγ；k=floor{x2+y2+zo2+(yo-y)×cosγ-(yo×cosγ+zo×sinγ)λ};D=λnmax-nmin;其中，n(x，y)表示该核心层片层任一点(x，y)的折射率值；zo表示对应馈源到该超材料平板上表面的的垂直距离；yo表示该核心层片层的上表面边缘与y轴正方向的交点的y坐标值；γ表示所要通信的卫星的仰角；nmax表示该超材料平板的核心层片层的折射率的最大值；nmin表示该超材料平板的核心层片层的折射率的最小值；λ表示频率为天线中心频率的电磁波的波长；f1oor表示向下取整。...

【技术特征摘要】
1.一种动中通天线，其特征在于，所述动中通天线包括与水平面平行设置的多个超材料平板及设置在多个超材料平板上方的多个馈源，所述多个超材料平板处于同一水平面，每一超材料平板对应一个馈源，每一超材料平板包括核心层及设置在核心层一侧表面的反射层，所述核心层包括一个核心层片层或多个折射率分布和厚度均相同的核心层片层，每一个核心层片层包括片状的第一基材以及设置在第一基材上的多个第一人造微结构，所述多个超材料平板具有相同的折射率分布规律，以任一超材料平板的核心层片层的上表面为xy平面，以该超材料平板对应的馈源在该核心层片层上表面所在平面上的投影为坐标原点o，建立xoy的二维坐标系，则有，该核心层片层任一点(x，y)的折射率满足如下公式：s＝yo×cosγ+zo×sinγ；其中，n(x,y)表示该核心层片层任一点(x，y)的折射率值；zo表示对应馈源到该超材料平板上表面的的垂直距离；yo表示该核心层片层的上表面边缘与y轴正方向的交点的y坐标值；γ表示所要通信的卫星的仰角；nmax表示该超材料平板的核心层片层的折射率的最大值；nmin表示该超材料平板的核心层片层的折射率的最小值；λ表示频率为天线中心频率的电磁波的波长；floor表示向下取整。2.根据权利要求1所述的动中通天线，其特征在于，所述核心层的厚度为Dh，2Dh＝D。3.根据权利要求1所述的动中通天线，其特征在于，所述第一基材包括片状的第一前基板及第一后基板，所述多个第一人造微结构夹设在第一前基板与第一后基板之间，所述核心层片层的厚度为0.21-2.5mm，其中，第一前基板的厚度为0.1-1mm，第一后基板的厚度为0.1-1mm，每个第一人造微结构的厚度为0.01-0.5mm。4.根据权利要求1所述的动中通天线，其特征在于，每一超材料平板还包括设置在其核心层靠近馈源侧表面的阻抗匹配层，所述阻抗匹配层包括一个阻抗匹配层片层或多个厚度相同的阻抗匹配层片层，所述阻抗匹配层片层包括片状的第二基材以及设置在第二基材上的多个第二人造微结构，所述一个或多个阻抗匹配层片层的折射率分布满足如下公式：其中，ni(r)表示阻抗匹配层片层上半径为r处的折射率值，阻抗匹配层片层的折射率分布圆心即为馈点在相应的阻抗匹配层片层外侧表面所在平面的投影；n(r)表示i为1时的折射率分布；其中，i表示阻抗匹...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘若鹏，季春霖，岳玉涛，徐远哲，李星昆，
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：