[发明专利]基于超材料的多功能屋顶板

说明书

技术领域

本发明涉及建筑领域，更具体地说，涉及一种基于超材料的多功能屋顶板。

背景技术

现有的卫星电视接收系统通常是由抛物面天线、馈源、高频头、卫星接收机组成的卫星地面接收站。抛物面天线负责将卫星传过来的电磁波信号反射到位于焦点处的馈源和高频头内。馈源是在抛物面天线的焦点处设置的一个用于收集卫星信号的喇叭，又称波纹喇叭。其主要功能有两个：一是将天线接收的电磁波信号收集起来，变换成信号电压，供给高频头。二是对接收的电磁波进行极化转换。

高频头LNB(亦称降频器)是将馈源送来的卫星信号进行降频和信号放大然后传送至卫星接收机。一般可分为C波段频率LNB(3.7GHz-4.2GHz、18-21V)和Ku波段频率LNB(10.7GHz-12.75GHz、12-14V)。LNB的工作流程就是先将卫星高频讯号放大至数十万倍后再利用本地振荡电路将高频讯号转换至中频950MHz-2050MHz，以利于同轴电缆的传输及卫星接收机的解调和工作。卫星接收机是将高频头输送来的卫星信号进行解调，解调出卫星电视图像或数字信号和伴音信号，并将所述信号传送给电视机。

一般来说，所述抛物面天线的口径越大，电视节目的信号越强，接收质量越高。为了避免障碍物对所述抛物面天线信号接收的影响，用户通常将所述抛物面天线安装在房顶的屋顶板上，因而所述屋顶板除了用于遮风挡雨外，还用于支撑所述抛物面天线。然而，由于现有所述抛物面天线通常由金属材料制成，因而本身体积大，重量重，当逢风、雨、雪等恶劣天气时，所述屋顶板承受较大的压力，容易产生断裂，造成极大的安全隐患。此外，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。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有的卫星电视天线及屋顶板存在的缺陷，提供一种可消除安全隐患、加工简单、制造成本低的基于超材料的多功能屋顶板。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于超材料的多功能屋顶板，所述屋顶板包括超材料面板，所述超材料面板包括至少一层片状的基材及设置在所述基材上的多个人造导电微结构，所述超材料面板可用于将卫星传过来的电磁波信号汇聚到卫星电视接收系统的馈源上。

进一步地，所述基材由可透光的透明材料制成。

进一步地，所述超材料面板包括核心层，所述核心层包括至少一个核心层片层，所述核心层片层包括片状的所述基材以及设置在所述基材上的多个所述人造导电微结构，所述核心层片层按照折射率分布可划分为位于中间位置的圆形区域以及分布在圆形区域周围且与所述圆形区域共圆心的多个环形区域，所述圆形区域及环形区域内相同半径处的折射率相同，且在圆形区域及环形区域各自的区域内随着半径的增大折射率逐渐减小，所述圆形区域的折射率的最小值小于与其相邻的环形区域的折射率的最大值，相邻两个环形区域，处于内侧的环形区域的折射率的最小值小于处于外侧的环形区域的折射率的最大值。

进一步地，所述核心层片层还包括覆盖人造导电微结构的填充层。

进一步地，所述核心层包括多个折射率分布相同且相互平行的核心层片层。

进一步地，所述超材料面板还包括设置在核心层两侧的匹配层，以实现从空气到核心层的阻抗匹配。

进一步地，所述圆心为核心层片层的中心，所述圆形区域以及多个环形区域的折射率变化范围相同，所述核心层片层的折射率n(r)分布满足如下公式：

n(r)=nmax-l2+r2-l-kλd;]]>

其中，n(r)表示核心层片层上半径为r处的折射率值；

l为馈源到与其靠近的匹配层的距离，或l为馈源到核心层的距离；