[发明专利]一种基于超材料卫星天线的道路信息显示屏

摘要

本发明公开一种基于超材料卫星天线的道路信息显示屏，其包括用于接收卫星信号的超材料卫星天线系统，用于显示卫星信号的显示装置；所述超材料卫星天线系统包括高频头、水平放置的平板超材料以及位于所述平板超材料背部的反射板，所述平板超材料包括多层超材料片层，每层超材料片层包括基材以及周期排布于基材上的人造微结构。本发明利用超材料原理制备平板卫星天线使其能与现有的道路信息显示装置很好的集合在一起，具有体积小、安装维护简单、生产成本低且能给机动车驾驶员带来很好的用户体验使其能实时了解道路信息。

主权项

一种基于超材料卫星天线的道路信息显示屏，其特征在于：包括用于接收卫星信号的超材料卫星天线系统，道路信息显示屏支撑板，固设于所述道路信息显示屏支撑板上、用于显示道路信息的多个显示装置，所述多个显示装置均与所述超材料卫星天线系统对应，以使所述多个显示装置均显示相同的道路信息；所述超材料卫星天线系统包括高频头、水平放置的平板超材料以及位于所述平板超材料后表面的反射板，所述平板超材料包括多层超材料片层，每层超材料片层包括基材以及周期排布于基材上的人造微结构，所述超材料片层上按照折射率分布划分为多个带状区域，以高频头等效虚拟点源在所述超材料片层平面的投影点为圆心，所述多个带状区域上相同半径处的折射率相同，每一带状区域上随着半径的增大折射率逐渐减小，相邻两个带状区域，靠近圆心侧的带状区域的折射率最小值小于远离圆心侧的带状区域的折射率最大值；所述超材料片层的构建方法为：在所述基材上虚拟划分出来的超材料基本单元上周期排布人造微结构，以改变所述基材上每点的折射率值，获得具有上述折射率分布的所述超材料片层；所述每一带状区域上，随着半径的增大，折射率值均从所述超材料片层所具有的最大折射率值逐渐减小为所述超材料片层所具有的最小折射率值；所述超材料片层上靠近所述高频头一侧的表面为所述超材料片层前表面，与所述超材料片层前表面相对的另一侧表面为所述超材料片层后表面，以所述高频头对称轴线与所述超材料片层前表面的交点为坐标原点，所述超材料片层上靠近所述高频头的一侧记为所述超材料片层右侧，远离所述超材料片层一侧记为所述超材料片层左侧，位于所述超材料片层所在平面且垂直于所述超材料片层右侧的轴为y轴，垂直于所述y轴且与所述y轴相交于所述坐标原点的轴为x轴，所述高频头的口径面上靠近坐标原点的端点的y坐标值与所述超材料片层右侧边沿的端点y坐标值一致；所述超材料片层横截面的折射率值随着y值变化，其折射率分布n(y)满足如下公式：n(y)=nmax-(nmax-nmin)*[d1+d2-ss-λ*floor(d1+d2-ssλ)]λ;]]>d1=(y-y2)2+X22;]]>d2＝(H‑h‑y)*sinγ；ss＝(H‑h‑y2)*sinγ+X2*cosγ；X2=h+d2*cosθtanθ+ds*cosθ;]]>y2=-h-d2*cosθ+ds*sinθ;]]>其中，floor函数表示向下取整函数，θ为高频头对称轴与y轴夹角，γ为卫星与平板超材料平面的法线方向的夹角，h为坐标原点距平板超材料右边沿的距离，H为平板超材料的总长度，d为高频头口径面的直径，ds为高频头等效虚拟点源与高频头口径面中心点的距离，λ为卫星辐射的电磁波波长，在仿真计算时即为馈源辐射的电磁波波长，nmax为超材料片层所具有的最大折射率值，nmin为超材料片层所具有的最小折射率值。