CN102810765B - 一种正馈喇叭天线系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种正馈喇叭天线系统，其包括喇叭天线，对称倾斜放置于喇叭天线两侧的第一平板超材料和第二平板超材料，放置于喇叭天线电磁波辐射方向的锥形反射面，第一平板超材料和第二平板超材料上远离喇叭天线的一侧表面还贴附有金属反射层；第一平板超材料和第二平板超材料均包括基材以及排布于基材上的人造微结构；喇叭天线辐射的电磁波经过锥形反射面反射至第一平板超材料和第二平板超材料后被反射面反射并以平面电磁波的形式从第一平板超材料和第二平板超材料辐射出去。本发明通过利用超材料原理制备平板超材料，其能将馈源辐射的球面电磁波转换为适于远距离传输的平面电磁波传输，能减小正馈天线系统的体积、降低正馈天线系统的重量。

Description

一种正馈喇叭天线系统

技术领域

本发明涉及一种喇叭天线系统，尤其涉及一种正馈喇叭天线系统。

背景技术

现有的正馈天线包括馈源和反射面。反射面呈抛物面状，馈源位于抛物面中轴线上。抛物面形状的反射面可将外部的电磁波汇聚至馈源，也可将馈源辐射的电磁波转换为平面波的形式辐射出去。抛物面形状的反射面的面积以及其加工精度直接决定了正馈天线的各项参数，例如增益、方向性等。

然而抛物面形状的反射面带来各种缺陷，例如：抛物面的加工精度要求过高、风阻过大、体积和重量过高等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种利用超材料原理制备平板反射面，并将该平板反射面与喇叭天线结合的正馈喇叭天线系统。本发明正馈喇叭天线系统的反射面突破了传统的抛物面形状的反射面限制，具有厚度薄、重量轻、加工精度要求低等优点。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，提出一种正馈喇叭天线系统，其包括喇叭天线，对称倾斜放置于喇叭天线两侧的第一平板超材料和第二平板超材料，放置于喇叭天线电磁波辐射方向的锥形反射面，所述第一平板超材料和第二平板超材料上远离喇叭天线的一侧表面还贴附有金属反射层；所述第一平板超材料和第二平板超材料均包括基材以及排布于基材上的人造微结构；所述喇叭天线辐射的电磁波经过锥形反射面反射至第一平板超材料和第二平板超材料后被反射面反射并以平面电磁波的形式从第一平板超材料和第二平板超材料辐射出去。

进一步地，所述第一平板超材料和第二平板超材料整体的中轴线、所述喇叭天线的中轴线以及所述锥形反射面的中轴线重合且与水平面平行。

进一步地，以第一平板超材料中心点为原点建立XY坐标系，第一平板超材料上任一点(x，y)点的折射率n(x，y)可通过如下公式得到：

$n(x,y)=n_{\max }-\frac{route-v_{seg}}{d};---\left(1\right)$

route＝route₁+route₂；(2)

${\mathrm{route}}_1=\sqrt{{\mathrm{dis}}^2+{(r-r_0)}^2};---\left(3\right)$

${\mathrm{route}}_2=(\frac{dia}{2}-r)cos\left(\mathrm{\α}\right);---\left(4\right)$

r＝xcos(α)+ysin(α)；(6)

r₀＝x₀cos(α)+y₀sin(α)；(7)

$dia=\frac{L}{sin\left(\mathrm{\α}\right)};---\left(8\right)$

v_seg＝ss+λ×num_seg；(9)

${\mathrm{num}}_{seg}=floor\left(\frac{route-ss}{\mathrm{\λ}}\right);---\left(11\right)$

$d=\frac{\mathrm{\λ}}{n_{max}-n_{\min }};---\left(12\right)$

x₀＝D_m×cos(θ)；(13)

y₀＝D_m×sin(θ)；(14)

上述式(1)至式(14)中，α为第一平板超材料与X轴的夹角，θ为第二虚拟喇叭天线跟坐标轴原点的连线与X轴所形成的负角，D_m为第二虚拟喇叭天线与第一平板超材料中心点的距离，L为第一平板超材料的长度，n_max为第一平板超材料的最大折射率值，λ为喇叭天线辐射的电磁波波长；第二虚拟喇叭天线与喇叭天线以所述锥形反射面的上表面为对称面对称分布。

进一步地，所述第二平板超材料的折射率分布与所述第一平板超材料的折射率分布以所述喇叭天线中轴线为对称轴成对称分布。

进一步地，所述人造金属微结构呈平面雪花状，所述人造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垂直于第一金属线与第二金属线交点的轴线向任意方向旋转90度的图形都与原图重合。

进一步地，所述平面雪花状的人造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，所述多个人造金属微结构以平面雪花状金属微结构为基本形状演变得到，平面雪花状金属微结构包括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；演变方式为：(1)从正方形金属块向其四边生长金属形成第一金属线及第二金属线，第一金属线与第二金属线逐渐生长成最大值；(2)第一金属线与第二金属线生长成最大值后从第一金属线两端以及第二金属线两端分别生长第一金属分支和第二金属分支，第一金属分支和第二金属分支逐渐生长成最大值。

进一步地，所述基材采用FR-4材料、陶瓷材料、铁电材料、铁氧材料或PS材料制成。

进一步地，所述金属微结构通过蚀刻、钻刻、电刻或离子刻方式排布于基材表面。

本发明通过利用超材料原理制备平板超材料，其能将馈源辐射的球面电磁波转换为适于远距离传输的平面电磁波传输，能减小正馈天线系统的体积、降低正馈天线系统的重量。进一步地，本发明还设置有锥形反射面以将馈源辐射的电磁波反射至平板超材料，进一步减小了正馈天线系统的体积。

附图说明

图1为构成超材料的基本单元的立体结构示意图；

图2为本发明正馈喇叭天线系统的结构示意图；

图3为本发明正馈喇叭天线系统的计算示意图；

图4为本发明平面雪花状的金属微结构的示意图；

图5为图4所示的平面雪花状的金属微结构的一种衍生结构；

图6为图4所示的平面雪花状的金属微结构的一种变形结构；

图7为平面雪花状的金属微结构的拓扑形状演变的第一阶段；

图8为平面雪花状的金属微结构的拓扑形状演变的第二阶段。

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2以及该人造微结构附着的基材1。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。在一较佳实施例中，人造微结构2上还可覆盖有覆盖层3，覆盖层3、人造微结构2以及基材1构成超材料的基本单元。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小于入射电磁波波长的五分之一，优选为入射电磁波波长的十分之一。本段描述中，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，超材料既可由多个超材料基本单元拼接或组装而成，也可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。

本发明正馈喇叭天线系统的结构示意图如图2所示。本发明正馈喇叭天线系统包括喇叭天线10，对称放置于喇叭天线两侧的第一平板超材料20和第二平板超材料30，放置于喇叭天线10电磁辐射方向的锥形反射面40，所述第一平板超材料20和第二平板超材料30上远离喇叭天线10的一侧表面还贴附有金属反射层50。喇叭天线10辐射的电磁波经过锥形反射面40反射至第一平板超材料20和第二平板超材料30后被金属反射层50反射并以平面电磁波的形式从第一平板超材料20和第二平板超材料30辐射出去。图2中，波纹状的线条即为电磁波。

正馈喇叭天线系统的计算示意图如图3所示。本发明由于设置了锥形反射面40，因此喇叭天线10辐射至第一平板超材料20和第二平板超材料30的电磁波相当于从第一虚拟喇叭天线10’和第二虚拟喇叭天线10”发出的电磁波。第一虚拟喇叭天线10’与喇叭天线10以锥形反射面40的下表面为对称面对称，第二虚拟喇叭天线10”与喇叭天线10以锥形反射面40的上表面为对称面对称。第一平板超材料20与水平面的夹角记为α，第二虚拟喇叭天线10”跟原点的连线与水平面的负角记为θ，锥形反射面40的上表面与水平面的夹角记为θ_r，锥形反射面40的上表面长度记为L_R，第一平板超材料20的长度记为L，喇叭天线10与第一平板超材料20上最靠近喇叭天线10的一端边沿的垂直距离记为Y_L，第二虚拟喇叭天线10”所在水平面与第一平板超材料20的中心点的距离记为D_m。

以第一平板超材料20中心点C(0，0)为原点建立XY坐标系，喇叭天线10的坐标记为(x’₀，y’₀)，第二虚拟喇叭天线10”的坐标记为(x₀，y₀)。

第一平板超材料20上任一点(x，y)点的折射率n(x，y)可通过如下公式得到：

$n(x,y)=n_{max}-\frac{route-v_{seg}}{d};---\left(1\right)$

route＝route₁+route₂；(2)

${\mathrm{route}}_1=\sqrt{{\mathrm{dis}}^2+{(r-r_0)}^2};---\left(3\right)$

${\mathrm{route}}_2=(\frac{dia}{2}-r)cos\left(\mathrm{\α}\right);---\left(4\right)$

r＝xcos(α)+ysin(α)；(6)

r₀＝x₀cos(α)+y₀sin(α)；(7)

$dia=\frac{L}{sin\left(\mathrm{\α}\right)};---\left(8\right)$

v_seg＝ss+λ×num_seg；(9)

${\mathrm{num}}_{seg}=floor\left(\frac{route-ss}{\mathrm{\λ}}\right);---\left(11\right)$

$d=\frac{\mathrm{\λ}}{n_{max}-n_{\min }};---\left(12\right)$

x₀＝D_m×cos(θ)；(13)

y₀＝D_m×sin(θ)；(14)

上述式(1)至式(14)中，α为第一平板超材料20与X轴的夹角，θ为第二虚拟喇叭天线10”跟坐标轴原点的连线与X轴所形成的负角，D_m为第二虚拟喇叭天线10”与第一平板超材料20中心点距离，L为第一平板超材料20的长度，n_max为第一平板超材料的最大折射率值，λ为喇叭天线辐射的电磁波波长。

在得到第一平板超材料20上的折射率分布后，第二平板超材料30的折射率分布与第一平板超材料20的折射率分布以喇叭天线10的中轴线为对称轴成轴对称分布。

在得到第一平板超材料20和第二平板超材料30各点的折射率分布后，需要在基材上周期排布人造微结构以改变超材料每点的折射率值使其符合预期。人造微结构的尺寸以及拓扑图案均会影响到超材料基本单元的折射率值。人造金属微结构拓扑图案和尺寸的选取可通过计算机仿真实现，也可通过在建立的人造金属微结构数据库中选取。各超材料片层可根据自身的折射率分布要求选择所需要的人造金属微结构拓扑图案和尺寸。下面论述几种能改变超材料基本单元折射率的人造金属微结构的拓扑图案。

如图4所示，图4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4所示为平面雪花状的金属微结构的示意图，所述的雪花状的金属微结构具有相互垂直平分的第一金属线J1及第二金属线J2，所述第一金属线J1与第二金属线J2的长度相同，所述第一金属线J1两端连接有相同长度的两个第一金属分支F1，所述第一金属线J1两端连接在两个第一金属分支F1的中点上，所述第二金属线J2两端连接有相同长度的两个第二金属分支F2，所述第二金属线J2两端连接在两个第二金属分支F2的中点上，所述第一金属分支F1与第二金属分支F2的长度相等。

图5是图4所示的平面雪花状的金属微结构的一种衍生结构。其在每个第一金属分支F1及每个第二金属分支F2的两端均连接有完全相同的第三金属分支F3，并且相应的第三金属分支F3的中点分别与第一金属分支F1及第二金属分支F2的端点相连。依此类推，本发明还可以衍生出其它形式的金属微结构。

图6是图4所示的平面雪花状的金属微结构的一种变形结构，此种结构的金属微结构，第一金属线J1与第二金属线J2不是直线，而是弯折线，第一金属线J1与第二金属线J2均设置有两个弯折部WZ，但是第一金属线J1与第二金属线J2仍然是垂直平分，通过设置弯折部的朝向与弯折部在第一金属线与第二金属线上的相对位置，使得图6所示的金属微结构绕垂直于第一金属线与第二金属线交点的轴线向任意方向旋转90度的图形都与原图重合。另外，还可以有其它变形，例如，第一金属线J1与第二金属线J2均设置多个弯折部WZ。

确定金属微结构形状和折射率分布后，下面详细描述通过各个超材料单元上的人造金属微结构形状和尺寸的演变获得整个超材料折射率分布的过程，该过程可通过计算机仿真得到，具体步骤如下：

(1)确定金属微结构的附着基材。本实施例中，基材采用FR-4复合材料制成，所述的FR-4复合材料制成具有一个预定的介电常数，例如介电常数为3.3的FR-4复合材料。基材也可采用例如陶瓷材料、铁电材料、铁氧材料、PS材料等。

(2)确定超材料单元的尺寸。超材料单元的尺寸的尺寸由喇叭天线的中心频率得到，利用频率得到其波长，再取小于波长的五分之一的一个数值作为超材料单元D的长度CD与宽度KD。本实施例中，所述超材料单元D为如图1所示的长CD与宽KD均为2.5mm、厚度HD为0.818mm的方形小板。

(3)确定金属微结构的材料及拓扑结构。本发明中，金属微结构的材料为铜，金属微结构的拓扑结构为图4所示的平面雪花状的金属微结构，其线宽W各处一致；此处的拓扑结构，是指拓扑形状演变的基本形状。

(4)确定金属微结构的拓扑形状参数。如图4所示，本发明中，平面雪花状的金属微结构的拓扑形状参数包括金属微结构的线宽W，第一金属线J1的长度a，第一金属分支F1的长度b。

(5)确定金属微结构的拓扑形状的演变限制条件。本实施例中，金属微结构的拓扑形状的演变限制条件有，金属微结构之间的最小间距WL(即如图4所示，金属微结构与超材料单元的长边或宽边的距离为WL/2)，金属微结构的线宽W，超材料单元的尺寸；由于加工工艺限制，WL大于等于0.1mm，同样，线宽W也是要大于等于0.1mm。本发明中，WL取0.1mm，W取0.3mm，超材料单元的尺寸为长与宽为2.5mm，厚度为0.818mm，此时金属微结构的拓扑形状参数只有a和b两个变量。金属微结构的拓扑形状的通过如图7至图8所示的演变方式，对应于某一特定频率(例如12.225GHZ)，可以得到一个连续的折射率变化范围。

具体地，所述金属微结构的拓扑形状的演变包括两个阶段(拓扑形状演变的基本形状为图4所示的金属微结构)：

第一阶段：根据演变限制条件，在b值保持不变的情况下，将a值从最小值变化到最大值，此演变过程中的金属微结构均为“十”字形(a取最小值时除外)。本实施例中，a的最小值即为0.3mm(线宽W)，a的最大值为(CD-WL)，即2.5-0.1mm，则a的最大值为2.4mm。因此，在第一阶段中，金属微结构的拓扑形状的演变如图7所示，即从边长为W的正方形JX1，逐渐演变成最大的“十”字形拓扑形状JD1，在最大的“十”字形拓扑形状JD1中，第一金属线J1与第二金属线J2长度均为2.4mm，宽度W均为0.3mm。在第一阶段中，随着金属微结构的拓扑形状的演变，与其对应的超材料单元的折射率连续增大((对应天线一特定频率)。

第二阶段：根据演变限制条件，当a增加到最大值时，a保持不变；此时，将b从最小值连续增加到最大值，此演变过程中的金属微结构均为平面雪花状。本实施例中，b的最小值即为0.3mm(线宽W)，b的最大值为(CD-WL-2W)，即2.5-0.1-2*0.3mm，则b的最大值为1.8mm。因此，在第二阶段中，金属微结构的拓扑形状的演变如图8所示，即从最大的“十”字形拓扑形状JD1，逐渐演变成最大的平面雪花状的拓扑形状JD2，此处的最大的平面雪花状的拓扑形状JD2是指，第一金属分支J1与第二金属分支J2的长度b已经不能再伸长，否则第一金属分支与第二金属分支将发生相交，b的最大值为1.8mm。此时，第一金属线与第二金属线长度均为2.4mm，宽度均为0.3mm，第一金属分支及第二金属分支的长度均为1.8mm，宽度为0.3mm。在第二阶段中，随着金属微结构的拓扑形状的演变，与其对应的超材料单元的折射率连续增大(对应天线一特定频率)。

通过上述演变使得得到的超材料单元的折射率变化范围满足设计需要。如果上述演变得到超材料单元的折射率变化范围不满足设计需要，例如最大值太小，则变动WL与W，重新仿真，直到得到我们需要的折射率变化范围。

各金属微结构通过蚀刻、钻刻、电刻、离子刻等方式排布于基材表面。

本发明还可通过调整第二虚拟喇叭天线10”与第一平板超材料20的垂直距离D_m、第二虚拟喇叭天线10”与X轴的负角θ。D_m、θ取不同值时，本发明正馈喇叭天线系统的远场最大值FFmax、半功率点波束宽度HPBW以及最大副瓣电平FFmax-S的值如下表：

Dm	θ	FFmax	HPBW	FFmax-s
					0.2m	70°	35.7151	6.5516°	2.1202
0.2m	75°	36.0122	1.4065°	3.6056
					0.2m	80°	36.4990	1.3753°	3.1077
0.2m	85°	35.3044	5.5330°	2.2984
					0.2m	90°	34.6418	5.2032°	2.5406
0.2m	95°	35.0728	5.3689°	2.3280
					0.2m	100°	35.3827	5.0671°	2.6734

0.2m	105°	35.4325	1.2699°	4.1349
					0.2m	110°	34.8221	1.4404°	5.3573
0.25m	70°	36.1379	6.0882°	1.8214
					0.25m	75°	36.0212	5.8554°	1.7697
0.25m	80°	36.3958	5.8550°	2.1390
					0.25m	85°	36.6644	5.3876°	2.4918
0.25m	90°	35.9716	5.1912°	2.0763
					0.25m	95°	35.0638	5.5198°	1.3587
0.25m	100°	35.5133	5.1576°	2.0468
					0.25m	105°	34.4998	1.1811°	3.3369
0.25m	110°	35.0994	1.2854°	4.0096
					0.3m	70°	36.1140	5.9185°	2.0524
0.3m	75°	35.2412	6.1304°	1.0219
					0.3m	80°	36.4787	5.8250°	1.9368
0.3m	85°	36.2790	5.6471°	2.0068
					0.3m	90°	35.1122	5.7282°	1.1196
0.3m	95°	35.7380	5.2907°	1.5864
					0.3m	100°	36.3925	4.8488°	2.3953
0.3m	105°	35.4891	1.1560°	3.1688
					0.3m	110°	34.7482	1.2265°	4.1100

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 (9)

1.一种正馈喇叭天线系统，其特征在于：包括喇叭天线，对称倾斜放置于喇叭天线两侧的第一平板超材料和第二平板超材料，放置于喇叭天线电磁波辐射方向的锥形反射面，所述第一平板超材料和第二平板超材料上远离喇叭天线的一侧表面还贴附有金属反射层；所述第一平板超材料和第二平板超材料均包括基材以及排布于基材上的人造微结构；所述喇叭天线辐射的电磁波经过锥形反射面反射至第一平板超材料和第二平板超材料后被反射面反射并以平面电磁波的形式从第一平板超材料和第二平板超材料辐射出去；

以第一平板超材料中心点为原点建立XY坐标系，所述XY坐标系所在平面垂直于所述锥形反射面，以所述喇叭天线电磁波辐射方向为X轴方向，以与X轴方向垂直、从所述第二平板超材料指向所述第一平板超材料的方向为Y轴方向，第一平板超材料上任一点(x,y)点的折射率n(x,y)可通过如下公式得到：

$n(x,y)=n_{max}-\frac{route-v_{seg}}{d};---\left(1\right)$

route＝route₁+route₂；(2)

${\mathrm{route}}_1=\sqrt{{\mathrm{dis}}^2+{(r-r_0)}^2};---\left(3\right)$

${\mathrm{route}}_2=(\frac{dia}{2}-r)cos\left(\mathrm{\α}\right);---\left(4\right)$

r＝xcos(α)+ysin(α)；(6)

r₀＝x₀cos(α)+y₀sin(α)；(7)

$dia=\frac{L}{sin\left(\mathrm{\α}\right)};---\left(8\right)$

v_seg＝ss+λ×num_seg；(9)

${\mathrm{num}}_{seg}=floor\left(\frac{route-ss}{\mathrm{\λ}}\right);---\left(11\right)$

$d=\frac{\mathrm{\λ}}{n_{max}-n_{min}};---\left(12\right)$

x₀＝D_m×cos(θ)；(13)

y₀＝D_m×sin(θ)；(14)

上述式(1)至式(14)中，α为第一平板超材料与X轴的夹角，θ为第二虚拟喇叭天线跟坐标轴原点的连线与X轴所形成的负角，D_m为第二虚拟喇叭天线与第一平板超材料中心点的距离，L为第一平板超材料的长度，n_max为第一平板超材料的最大折射率值，n_min为第一平板超材料的最小折射率值，λ为喇叭天线辐射的电磁波波长；第二虚拟喇叭天线与喇叭天线以所述锥形反射面的上表面为对称面对称分布。

2.如权利要求1所述的正馈喇叭天线系统，其特征在于：所述第一平板超材料和第二平板超材料整体的中轴线、所述喇叭天线的中轴线以及所述锥形反射面的中轴线重合且与水平面平行。

3.如权利要求2所述的正馈喇叭天线系统，其特征在于：所述第二平板超材料的折射率分布与所述第一平板超材料的折射率分布以所述喇叭天线中轴线为对称轴成对称分布。

4.如权利要求2所述的正馈喇叭天线系统，其特征在于：所述人造微结构呈平面雪花状，所述人造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。

5.如权利要求4所述的正馈喇叭天线系统，其特征在于：所述平面雪花状的人造微结构的第一金属线与第二金属线均设置有两个弯折部，所述平面雪花状的人造微结构绕轴线向任意方向旋转90度的图形都与原图重合，所述轴线经过所述第一金属线和第二金属线的交点且垂直于所述第一金属线和第二金属线。

6.如权利要求4所述的正馈喇叭天线系统，其特征在于：所述平面雪花状的人造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。

7.如权利要求4所述的正馈喇叭天线系统，其特征在于：所述多个人造微结构以平面雪花状金属微结构为基本形状演变得到，平面雪花状的人造微结构包括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；演变方式为：(1)从正方形金属块向其四边生长金属形成第一金属线及第二金属线，第一金属线与第二金属线逐渐生长成最大值；(2)第一金属线与第二金属线生长成最大值后从第一金属线两端以及第二金属线两端分别生长第一金属分支和第二金属分支，第一金属分支和第二金属分支逐渐生长成最大值。

8.如权利要求1所述的正馈喇叭天线系统，其特征在于：所述基材采用FR-4材料、陶瓷材料、铁电材料、铁氧材料或PS材料制成。

9.如权利要求1所述的正馈喇叭天线系统，其特征在于：所述人造微结构通过蚀刻、钻刻、电刻或离子刻方式排布于基材表面。