[发明专利]一种超轻人工介质多层圆柱透镜

权利要求书

1.一种超轻人工介质多层圆柱透镜，包括n个介电常数不同的同心层，中心圆柱层表示为第1层，为一个实心圆柱体；围绕中心圆柱层依次向外套叠排列第2至第n层，分别为n-1个同心圆环，n个同心层被装配成一个多层圆柱体，其特征在于，

所述n个同心层介电常数由第1层至第n层逐层降低，具体在2.05至1.05间变化；

所述n个同心层中每层都包括低介电常数的基材和高介电常数、低比重的添加材料；

所述基材为轻型发泡介质材料，具体为密度0.02 - 0.03 g/cm³的聚氯乙烯；

其中，每单位体积所述n个同心层中添加材料的含量从第1层至第n层逐渐减少；

所述圆柱透镜高度为30-50cm，直径为35-50cm；

所述圆柱透镜的总表观密度为0.08-0.095 g/cm³；

制备所述圆柱透镜的方法包括如下步骤：

（1）选取轻型发泡介质材料作为基材；

（2）确定人工介质多层圆柱透镜的各项参数；

（3）向所述基材中加入不同配比的高介电常数、低比重的添加材料，初制各层基片小样，测试各层基片小样的介电常数值；

（4）根据所测各层基片小样的介电常数值调整每层中添加材料的量，最终得到符合介电常数设计要求的各层基片小样；

（5）将步骤（4）中各层基片小样均匀放大，将第2-n层制成同心圆环，并与第1个同心层装配成n层同心圆柱体，作为初制的圆柱透镜；

（6）将初制的圆柱透镜在天线测量的微波暗室检验，测试天线的增益、方向图，根据天线参数调整各同心层的介电常数值；

（7）根据第（6）步确定的介电常数值最终确定各同心层中应加入的添加材料的量；

（8）制备各同心层基片小样，并参考步骤（5）的方式放大、套叠成所需圆柱透镜；

（9）测试制得的圆柱透镜与天线单元结合后形成天线的增益、方向图，直至符合设计要求。

2.如权利要求1所述的圆柱透镜，其特征在于，所述添加材料包括陶瓷粉、铝银粉、金属丝中的一种或几种。

3.如权利要求1所述的圆柱透镜，其特征在于，各同心层介电常数由各层中包含所述添加材料的电磁响应和密度决定。

4.如权利要求1所述的圆柱透镜，其特征在于，所述圆柱透镜中n个同心层的介电常数值通过介电常数测试仪测试确定。

5.如权利要求1所述的圆柱透镜，其特征在于，所述第2至第n个同心层制备完成后形成n-1个同心圆环，并与所述第1层套叠成所述圆柱透镜，套叠时应保证各层之间紧密无缝隙。

6.如权利要求1所述的圆柱透镜，其特征在于，所述圆柱透镜的结构参数和性能参数根据天线的实际工作需要确定。

7.如权利要求6所述的圆柱透镜，其特征在于，所述结构参数包括所述圆柱透镜的直径、高度、层数，所述性能参数包括各同心层的介电常数值。

8.将权利要求1所述的圆柱透镜应用于天线系统中构造超宽频多波束天线的应用，所述超宽频是指频率为0.6 GHz-28 GHz。