CN102480023A - 一种偏馈式微波天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种偏馈式微波天线，其包括馈源、第一超材料面板以及贴附于第一超材料面板背部的反射面板，馈源与第一超材料面板外表面中心点的连线呈一不等于180°的角度θ。馈源发出的球面电磁波经过第一超材料面板后发生折射并被反射面板反射后再次经过第一超材料面板发生折射，并最终以平面电磁波传输出去。本发明采用超材料原理制作天线，使得天线脱离了常规的凸透镜形状、凹透镜形状以及抛物面形状的限制，采用本发明的天线，其形状可为平板状或任意形状且厚度更薄、体积更小、加工和制作更为方便，具有成本低廉、增益效果好的有益效果。

Description

一种偏馈式微波天线

技术领域

本发明涉及一种天线，尤其涉及一种由超材料制成的偏馈式微波天线。

背景技术

常规的微波天线一般由金属抛物面以及位于金属抛物面焦点的馈源构成，金属抛物面的作用为将外部的电磁波反射给馈源或者将馈源发射的电磁波反射出去。金属抛物面的面积以及金属抛物面的加工精度直接决定微波天线的各项参数，例如增益、方向性等。现有的偏馈式微波天线由于其馈源的安装位置并不在与天线中心切面垂直且过天线中心的直线上，因此常规的偏馈式微波天线没有馈源阴影的影响。但是现有偏馈式微波天线的反射面仍然是由金属抛物面构成。

金属抛物面通常利用模具铸造成型或者采用数控机床进行加工的方法。第一种方法的工艺流程包括：制作抛物面模具、铸造成型抛物面和进行抛物反射面的安装。工艺比较复杂，成本高，而且抛物面的形状要比较准确才能实现天线的定向传播，所以对加工精度的要求也比较高。第二种方法采用大型数控机床进行抛物面的加工，通过编辑程序，控制数控机床中刀具所走路径，从而切割出所需的抛物面形状。这种方法切割很精确，但是制造这种大型数控机床比较困难，而且成本比较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，正对现有技术的上述不足，提出一种结构简单、体积较小且增益较高的偏馈式微波天线。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，提出一种偏馈式微波天线，包括馈源、第一超材料面板以及贴附于第一超材料面板背部的反射面板；所述第一超材料面板包括核心层，所述核心层由多个折射率分布相同的核心超材料片层构成，所述核心超材料片层包括核心超材料片层基材以及周期排布于所述核心超材料片层基材上的多个第一人造金属微结构，每一第一人造金属微结构和其所附着的部分核心超材料片层基材构成了核心超材料片层的基本单元；所述核心超材料片层上的折射率分布满足规律：以一不与核心超材料片层中心点重合的定点为圆心，核心超材料片层上相同半径处的折射率相同，且随着半径的增大，折射率逐渐减小。

进一步地，所述馈源与所述第一超材料面板的中心点的连线与水平面形成的角度θ为45°。

进一步地，所述馈源与与所述定点的连线垂直于所述第一超材料面板，且所述定点位于所述第一超材料面板边界上。

进一步地，所述第一超材料面板边界为四边形，所述定点位于四边形一边中点。

进一步地，所述第一超材料面板边界为圆形，所述定点位于圆形圆周上。

进一步地，所述核心超材料片层上的折射率分布满足公式：

$n\left(r\right)=n_{\max }+\frac{L-\sqrt{L^2+r^2}}{2d_2}$

其中，r为折射率相同的核心超材料片层基本单元中心点连线所形成的圆弧对应的半径值，L为所述馈源到所述第一超材料面板的垂直距离，n_max为所述核心超材料片层所具有的最大折射率值，d₂为所述核心层的厚度。

进一步地，所述第一超材料面板还包括设置于所述核心层外侧的第一渐变超材料片层至第N渐变超材料片层，所述第N渐变超材料片层紧贴所述核心超材料片层；每一渐变超材料片层包括渐变超材料片层基材以及周期排布于所述渐变超材料片层基材上的多个第二人造金属微结构，每一第二人造金属微结构和其所附着的部分渐变超材料片层基材构成了所述渐变超材料片层的基本单元；渐变超材料片层上的折射率分布满足规律：以一定点为圆心，相同半径处的折射率相同，随着半径的增大，折射率从各渐变超材料片层的最大值逐渐减小到最小值，所述定点与所述馈源的连线垂直于渐变超材料片层且所述定点位于所述渐变超材料片层边界上；各渐变超材料片层和核心超材料片层具有相同的折射率最小值。

进一步地，所述核心超材料片层上的折射率分布满足公式：

$n\left(r\right)=n_{\max }+\frac{L-\sqrt{L^2+r^2}}{d_1+2d_2}$

其中，r为折射率相同的核心超材料片层基本单元中心点连线所形成的圆弧对应的半径值，L为所述馈源到所述第一超材料面板的垂直距离，n_max为所述核心超材料片层所具有的最大折射率值，d₂为所述核心层的厚度，d₁为所有的渐变超材料片层所具有的厚度。

进一步地，所述第一渐变超材料片层至第N渐变超材料片层的折射率分布满足规律：

n_i(r)＝n_min+(n(r)-n_min)＊(i/N)

其中，N为渐变超材料片层的总层数，i为第一渐变超材料片层至第N渐变超材料片层所对应的序号，n_min为所有的渐变超材料片层所具有的相同的最小折射率值。

进一步地，所述第一渐变超材料片层至第N渐变超材料片层的折射率分布满足规律：

n_i(r)＝n_min+(n(r)/n_min)^(i/N)

其中，N为渐变超材料片层的总层数，i为第一渐变超材料片层至第N渐变超材料片层所对应的序号，n_min为所有的渐变超材料片层所具有的相同的最小折射率值。

进一步地，所述偏馈式微波天线还包括用于将所述馈源辐射的电磁波发散的第二超材料面板，所述第二超材料面板由多个折射率分布相同的第一超材料片层构成，所述第一超材料片层包括第一基材以及周期排布于所述第一基材上的第三人造金属微结构；所述第一超材料片层的折射率分布规律满足：所述第一超材料片层上的折射率呈圆形分布，圆心位于所述第一超材料片层中心点，圆心处的折射率最小且随着半径的增大，对应半径的折射率亦增大且相同半径处折射率相同。

本发明采用超材料原理制作天线，使得天线脱离了常规的凸透镜形状、凹透镜形状以及抛物面形状的限制，采用本发明的天线，其形状可为平板状或任意形状且厚度更薄、体积更小、加工和制作更为方便，具有成本低廉、增益效果好的有益效果。

附图说明

图1为超材料基本单元的立体结构示意图；

图2为本发明偏馈式微波天线的结构示意图；

图3为本发明偏馈式微波天线中第一超材料面板边界为四边形时其上的折射率分布示意图；

图4为本发明偏馈式微波天线中第一超材料面板边界为圆形时其上的折射率分布示意图；

图5为构成第二超材料面板的第二超材料片层的立体结构示意图；

图6为能对电磁波产生响应以改变超材料基本单元折射率的第一较佳实施方式的人造金属微结构的几何形状拓扑图案；

图6a为图6中人造金属微结构几何形状拓扑图案的衍生图案；

图7是能对电磁波产生响应以改变超材料基本单元折射率的第二较佳实施方式的人造金属微结构的几何形状拓扑图案；

图7a为图7中人造金属微结构几何形状拓扑图案的衍生图案。

具体实施方式

光，作为电磁波的一种，其在穿过玻璃的时候，因为光线的波长远大于原子的尺寸，因此我们可以用玻璃的整体参数，例如折射率，而不是组成玻璃的原子的细节参数来描述玻璃对光线的响应。相应的，在研究材料对其他电磁波响应的时候，材料中任何尺度远小于电磁波波长的结构对电磁波的响应也可以用材料的整体参数，例如介电常数ε和磁导率μ来描述。通过设计材料每点的结构使得材料各点的介电常数和磁导率都相同或者不同从而使得材料整体的介电常数和磁导率呈一定规律排布，规律排布的磁导率和介电常数即可使得材料对电磁波具有宏观上的响应，例如汇聚电磁波、发散电磁波等。该类具有规律排布的磁导率和介电常数的材料我们称之为超材料。

如图1所示，图1为构成超材料的基本单元的立体结构示意图。超材料的基本单元包括人造微结构1以及该人造微结构附着的基材2。本发明中，人造微结构为人造金属微结构，人造金属微结构具有能对入射电磁波电场和/或磁场产生响应的平面或立体拓扑结构，改变每个超材料基本单元上的人造金属微结构的图案和/或尺寸即可改变每个超材料基本单元对入射电磁波的响应。多个超材料基本单元按一定规律排列即可使得超材料对电磁波具有宏观的响应。由于超材料整体需对入射电磁波有宏观电磁响应因此各个超材料基本单元对入射电磁波的响应需形成连续响应，这要求每一超材料基本单元的尺寸为入射电磁波的十分之一至五分之一，优选为入射电磁波的十分之一。本段描述中，我们人为的将超材料整体划分为多个超材料基本单元，但应知此种划分方法仅为描述方便，不应看成超材料由多个超材料基本单元拼接或组装而成，实际应用中超材料是将人造金属微结构周期排布于基材上即可构成，工艺简单且成本低廉。周期排布即指上述我们人为划分的各个超材料基本单元上的人造金属微结构能对入射电磁波产生连续的电磁响应。

如图2所示，图2为本发明偏馈式微波天线的结构示意图。图2中，偏馈式微波天线包括馈源20、第一超材料面板10以及贴附于第一超材料面板10背部的反射面板40，本实施例中反射面板40为金属材质的反射面板。馈源20与第一超材料面板10外表面中心点的连线与水平面呈一不等于180°的角度θ，且馈源20与第一超材料面板10的垂直距离为L。本实施例中，馈源20与第一超材料面板10外表面中心点的连线与水平面所形成的角度为45°，馈源20与第一超材料面板10的垂直交点位于第一超材料面板10的边界上，此时第一超材料面板10的整体高度即为2L。下面均以馈源20与第一超材料面板10外表面中心点的连线与水平面所形成的角度为45°来进行说明。

第一超材料面板10包括核心层，该核心层由多个折射率分布相同的核心超材料片层构成。构成核心超材料片层的基本单元如图1所示，核心超材料片层包括核心超材料片层基材以及周期排布于核心超材料片层基材上的多个第一人造金属微结构，优选地，在多个第一人造金属微结构上还覆盖有覆盖层使得第一人造金属微结构被封装，覆盖层与核心超材料片层基材材质相同且厚度相等，每一人造金属微结构和其所附着的部分核心超材料片层基材构成了核心超材料片层的基本单元。本发明中，覆盖层与核心超材料片层基材的厚度均为0.4毫米，而人造金属微结构层的厚度为0.018毫米，因此每片核心超材料片层的厚度为0.818毫米。整个核心层具有厚度d₂。

因为第一超材料面板10需要使得入射的电磁波发生折射以后被反射面板40反射并再次被第一超材料面板10折射后能平行出射，因此第一超材料面板10的折射率分布需满足规律：以一不与核心超材料片层中心重合的定点为圆心，核心超材料片层上相同半径处的折射率相同，且随着半径的增大，折射率逐渐减小。优选地，本实施例中，该圆心位于第一超材料面板的边界上，且圆心与馈源的连线垂直于第一超材料面板。当第一超材料面板的边界形状为四边形时，圆心O即位于该四边形一边的中点上，如图3所示；当第一超材料面板的边界形状为圆形时，圆心O即位于该圆的圆周上，如图4所示。图3、图4中我们看出，当圆心位于第一超材料面板边界上时，圆心所在的区域即为第一超材料面板上的折射率最大值所在区域，且第一超材料面板上折射率相同的基本单元中心点的连线为该多个同心圆被第一超材料面板边界截断形成的弧线。进一步地，第一超材料面板上折射率n对应半径r的表达式为：

$n\left(r\right)=n_{\max }+\frac{L-\sqrt{L^2+r^2}}{2d_2}$

其中，n_max为核心层所具有的最大折射率值，L为馈源到第一超材料面板的垂直距离，也即馈源与上述圆心的连线距离，d₂为第一超材料面板核心层厚度。

同时，为了使得出射电磁波增益最大，需使得出射电磁波相位一致，因此优选地，核心层厚度d₂、核心层高度2L、馈源20到第一超材料面板的垂直距离L、核心层所具有的最大折射率n_max、核心层所具有的最小折射率n_min需满足以下关系式：

$\sqrt{{\left(2L\right)}^2+L^2}-L=(n_{\max }-n_{\min })*\left({2d}_2\right)$

优选地，为了减少从馈源20发射的电磁波在第一超材料面板10表面产生的反射能量损失，可以在第一超材料面板10的核心层外侧设置第一渐变超材料片层至第N渐变超材料片层。每一渐变超材料片层的基本单元如图1所示，每一渐变超材料片层也包括渐变超材料片层基材以及在渐变超材料片层基材上周期排布的多个第二人造金属微结构，其尺寸构造亦与核心超材料片层相同，即包括0.4毫米厚度的覆盖层、0.4毫米厚度的渐变超材料片层基材以及0.018毫米厚度的第二人造金属微结构，每一第二人造金属微结构和其所附着的部分渐变超材料片层基材构成了所述渐变超材料片层的基本单元。各渐变超材料片层上的折射率分布满足规律：以一定点为圆心，相同半径处的折射率相同，随着半径的增大，折射率从各渐变超材料片层的最大值逐渐减小到最小值，所述定点与所述馈源的连线垂直于渐变超材料片层且所述定点位于所述渐变超材料片层边界上；各渐变超材料片层和核心超材料片层具有相同的折射率最小值。本实施例中，各渐变超材料片层所具有的最小折射率与核心超材料片层所具有的最小折射率相等，即均为n_min。第一渐变超材料片层至第N渐变超材料片层所具有的最大折射率分别为n₁、n₂……n_n，且满足n₁＜n₂＜……＜n_n＜n_max。所有的渐变超材料片层共具有厚度d₁，且所有的超材料片层高度与核心超材料片层高度相等，均为2L。

设置有渐变超材料片层后，核心超材料片层的折射率分布公式变化为：

$n\left(r\right)=n_{\max }+\frac{L-\sqrt{L^2+r^2}}{d_1+2d_2}$

相应地，为了使得出射电磁波增益最大，需使得出射电磁波相位一致，因此优选地，核心层厚度d₂、渐变超材料片层d₁，核心层高度2L、馈源20与第二超材料面板的垂直距离L、核心层所具有的最大折射率n_max、核心层所具有的最小折射率n_min需满足以下关系式：

$\sqrt{{\left(2L\right)}^2+L^2}-L=(n_{\max }-n_{\min })*({2d}_2+d_1)$

每一渐变超材料片层的精确折射率分布可为多种形式，例如线性分布的每一渐变超材料片层表达式：

n_i(r)＝n_min+(n(r)-n_min)＊(i/N)

其中，N为渐变超材料片层的总层数，i为第一渐变超材料片层至第N渐变超材料片层所对应的序号，即i取值1、2、3、……N。

同时，每一渐变超材料片层亦可采用幂值分布，采用幂值分布时每一渐变超材料片层表达式为：

n_i(r)＝n_min+(n(r)/n_min)^(i/N)

其中，N为渐变超材料片层的总层数，i为第一渐变超材料片层至第N渐变超材料片层所对应的序号，即i取值1、2、3、……N。

本发明还提供一种第二超材料面板30，第二超材料面板30的作用为将馈源发射的电磁波发散，以提高馈源的近距离辐射范围。第二超材料面板30的位置可以紧贴馈源的发射端口亦可与馈源相隔一定距离。本实施例中，第二超材料面板30紧贴于馈源20的发射端口上。

第二超材料面板30由多片折射率分布相同的第一超材料片层300构成，如图5所示，图5为第一超材料片层300的立体结构示意图，为清楚介绍第一超材料片层300，图5采用透视图画法，第一超材料片层300包括第一基材301以及周期排布于第一基材上的多个第三人造金属微结构302，优选地，在多个第三人造金属微结构302上还覆盖有覆盖层303使得第三人造金属微结构302被封装，覆盖层303与第一基材材质302相等且厚度相等。本发明中，覆盖层303与第一基材302的厚度均为0.4毫米，而人造金属微结构层的厚度为0.018毫米，因此整个第一超材料片层的厚度为0.818毫米。

构成第一超材料片层300的基本单元仍如图1所示，但第一超材料片层300需具有发散电磁波的功能，根据电磁学原理，电磁波向折射率大的方向偏折。因此，第一超材料片层300上的折射率变化规律为：第一超材料片层300折射率呈圆形分布，圆心位于第一超材料片层中心点，圆心处的折射率最小且随着半径的增大，对应半径的折射率亦增大且相同半径处折射率相同。具有该类折射率分布的第一超材料片层300使得辐射源20辐射出来的电磁波被发散，以提高辐射源的近距离辐射范围，使得偏馈式微波天线整体能够更小的尺寸。

更具体地，本发明中，第一超材料片层300上的折射率分布规律可以为线性变化，即n_(R)＝n₀+KR，K为常数，R为圆形分布的第三人造金属微结构附着的超材料基本单元中心点与第一基材中心点的连线距离，n₀为第一基材中心点所具有的折射率值。另外，第一超材料片层300上的折射率分布规律亦可为平方率变化，即n_(R)＝n₀+KR²；或为立方率变化即n_(R)＝n₀+KR³；或为冥函数变化，即n_(R)＝n₀＊K^R等。常数K和n₀均可根据实际需要通过简单的计算机仿真即可确定。

上面详细论述了第一超材料面板和第二超材料面板的整体折射率分布关系，由超材料原理可知，基材上附着的人造金属微结构的尺寸和图案直接决定超材料各点的折射率值。同时，根据实验可知，相同几何形状的人造金属微结构其尺寸越大时，对应的超材料基本单元折射率越大。本发明中，为简化设计、便于制作，多个第一人造金属微结构、多个第二人造金属微结构和多个第三人造金属微结构具有相同的几何形状，因此构成第二超材料面板的第一超材料片层上的第三人造金属微结构排布规律为：多个第三人造微结构为第三人造金属微结构且几何形状相同，所述第三人造金属微结构在所述第一基材上呈圆形分布，且圆心处的第三人造金属微结构尺寸最小，随着半径的增大，对应半径的第三人造金属微结构尺寸亦增大且相同半径处的第三人造金属微结构尺寸相同。渐变超材料片层上的第二人造金属微结构排布规律为：多个第二人造金属微结构的几何形状相同，以一不与渐变超材料片层中心点重合的定点为圆心，核心超材料片层上相同半径处的第二人造金属微结构尺寸相同，且随着半径的增大，第二人造金属微结构尺寸减小。核心超材料片层上的第一人造金属微结构排布规律为：多个第一人造金属微结构的几何形状相同，以一不与渐变超材料片层中心点重合的定点为圆心，核心超材料片层上相同半径处的第一人造金属微结构尺寸相同，且随着半径的增大，第一造金属微结构尺寸减小。

满足上述第一超材料面板和第二超材料面板折射率分布要求的人造金属微结构的几何形状有多种，但基本都为能对入射电磁波产生响应的几何形状。由于改变入射电磁波磁场较为困难，因此目前多数人造金属微结构均为能对入射电磁波电场响应的几何形状，最典型的即为“工”字形人造金属微结构。下面详细描述几种人造金属微结构几何形状。第一超材料面板和第二超材料面板上可根据其需要的最大折射率和最小折射率调整人造金属微结构的尺寸以使其满足要求，调整的方式可通过计算机仿真亦可通过手工计算，由于其不是本发明重点，因此不作详细描述。

如图6所示，图6为能对电磁波产生响应以改变超材料基本单元折射率的第一较佳实施方式的人造金属微结构的几何形状拓扑图案。图6中，人造金属微结构呈“工”字形，包括竖直的第一金属分支1021以及分别垂直该第一金属分支1021且位于第一金属分支两端的第二金属分支1022，图6a为图6中人造金属微结构几何形状拓扑图案的衍生图案，其不仅包括第一金属分支1021、第二金属分支1022，每条第二金属分支两端还垂直设置有第三金属分支1023。

图7为能对电磁波产生响应以改变超材料基本单元折射率的第二较佳实施方式的人造金属微结构的几何形状拓扑图案。图7中，人造金属微结构呈平面雪花型，包括相互垂直的第一金属分支1021’以及两条第一金属分支1021’两端均垂直设置有第二金属分支1022’；图7a为图7所示人造金属微结构几何形状拓扑图案的衍生图案，其不仅包括两条第一金属分支1021’、四条第二金属分支1022’，四条第二金属分支两端还垂直设置有第三金属分支1023’。优选地，第一金属分支1021’长度相等且垂直于中点相交，第二金属分支1022’长度相等且中点位于第一金属分支端点，第三金属分支1023’长度相等且中点位于第二金属分支端点；上述金属分支的设置使得人造金属微结构呈各向同性，即在人造金属微结构所属平面内任意方向旋转人造金属微结构90°都能与原人造金属微结构重合。采用各向同性的人造金属微结构能简化设计、减少干扰。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (11)

1.一种偏馈式微波天线，其特征在于：包括馈源、第一超材料面板以及贴附于所述第一超材料面板背部的反射面板；所述第一超材料面板包括核心层，所述核心层由多个折射率分布相同的核心超材料片层构成，所述核心超材料片层包括核心超材料片层基材以及周期排布于所述核心超材料片层基材上的多个第一人造金属微结构，每一第一人造金属微结构和其所附着的部分核心超材料片层基材构成了核心超材料片层的基本单元；所述核心超材料片层上的折射率分布满足规律：以一不与核心超材料片层中心重合的定点为圆心，核心超材料片层上相同半径处的折射率相同，且随着半径的增大，折射率逐渐减小。

2.如权利要求1所述的偏馈式微波天线，其特征在于：所述馈源与所述第一超材料面板的中心点的连线与水平面形成的角度θ为45°。

3.如权利要求2所述的偏馈式微波天线，其特征在于：所述馈源与所述定点的连线垂直于所述第一超材料面板，且所述定点位于所述第一超材料面板边界上。

4.如权利要求3所述的偏馈式微波天线，其特征在于：所述第一超材料面板边界为四边形，所述定点位于四边形一边中点。

5.如权利要求3所述的偏馈式微波天线，其特征在于：所述第一超材料面板边界为圆形，所述定点位于圆形圆周上。

6.如权利要求3或4或5所述的偏馈式微波天线，其特征在于：所述核心超材料片层上的折射率分布满足公式：

$n\left(r\right)=n_{\max }+\frac{L-\sqrt{L^2+r^2}}{2d_2}$

其中，r为折射率相同的核心超材料片层基本单元中心点连线所形成的圆弧对应的半径值，L为所述馈源到所述第一超材料面板的垂直距离，n_max为所述核心超材料片层所具有的最大折射率值，d₂为所述核心层的厚度。

7.如权利要求3或4或5所述的偏馈式微波天线，其特征在于：所述第一超材料面板还包括设置于所述核心层外侧的第一渐变超材料片层至第N渐变超材料片层，所述第N渐变超材料片层紧贴所述核心超材料片层；每一渐变超材料片层包括渐变超材料片层基材以及周期排布于所述渐变超材料片层基材上的多个第二人造金属微结构，每一第二人造金属微结构和其所附着的部分渐变超材料片层基材构成了所述渐变超材料片层的基本单元；渐变超材料片层上的折射率分布满足规律：以一定点为圆心，相同半径处的折射率相同，随着半径的增大，折射率从各渐变超材料片层的最大值逐渐减小到最小值，所述定点与所述馈源的连线垂直于渐变超材料片层且所述定点位于所述渐变超材料片层边界上；各渐变超材料片层和核心超材料片层具有相同的折射率最小值。

8.如权利要求7所述的偏馈式微波天线，其特征在于：所述核心超材料片层上的折射率分布满足公式：

$n\left(r\right)=n_{\max }+\frac{L-\sqrt{L^2+r^2}}{d_1+2d_2}$

其中，r为折射率相同的核心超材料片层基本单元中心点连线所形成的圆弧对应的半径值，L为所述馈源到所述第一超材料面板的垂直距离，n_max为所述核心超材料片层所具有的最大折射率值，d₂为所述核心层的厚度，d₁为所有的渐变超材料片层所具有的厚度。

9.如权利要求8所述的偏馈式微波天线，其特征在于：所述第一渐变超材料片层至第N渐变超材料片层的折射率分布满足规律：

n_i(r)＝n_min+(n(r)-n_min)＊(i/N)

其中，N为渐变超材料片层的总层数，i为第一渐变超材料片层至第N渐变超材料片层所对应的序号，n_min为所有的渐变超材料片层所具有的相同的最小折射率值。

10.如权利要求8所述的偏馈式微波天线，其特征在于：所述第一渐变超材料片层至第N渐变超材料片层的折射率分布满足规律：

n_i(r)＝n_min+(n(r)/n_min)^(i/N)

其中，N为渐变超材料片层的总层数，i为第一渐变超材料片层至第N渐变超材料片层所对应的序号，n_min为所有的渐变超材料片层所具有的相同的最小折射率值。

11.如权利要求1所述的偏馈式微波天线，其特征在于：所述偏馈式微波天线还包括用于将所述馈源辐射的电磁波发散的第二超材料面板，所述第二超材料面板由多个折射率分布相同的第一超材料片层构成，所述第一超材料片层包括第一基材以及周期排布于所述第一基材上的第三人造金属微结构；所述第一超材料片层的折射率分布规律满足：所述第一超材料片层上的折射率呈圆形分布，圆心位于所述第一超材料片层中心点，圆心处的折射率最小且随着半径的增大，对应半径的折射率亦增大且相同半径处折射率相同。

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