一種超材料天線反射面的制備方法與流程

本發明涉及超材料技術領域，尤其涉及一種超材料天線反射面的制備方法。

背景技術：
光，作為電磁波的一種，其在穿過玻璃的時候，因為光線的波長遠大于原子的尺寸，因此可以用玻璃的整體參數，例如折射率，而不是組成玻璃的原子的細節參數來描述玻璃對光線的響應。相應的，在研究材料對其他電磁波響應的時候，材料中任何尺度遠小于電磁波波長的結構對電磁波的響應也可以用材料的整體參數，例如介電常數ε和磁導率μ來描述。通過設計材料每點的結構使得材料各點的介電常數和磁導率都相同或者不同從而使得材料整體的介電常數和磁導率呈一定規律排布，規律排布的磁導率和介電常數即可使得材料對電磁波具有宏觀上的響應，例如匯聚電磁波、發散電磁波等。該類具有規律排布的磁導率和介電常數的材料稱之為超材料。如圖1所示，圖1為構成超材料的基本單元的立體結構示意圖。超材料的基本單元包括人造微結構2以及該人造微結構附著的基材1。人造微結構可為人造金屬微結構，人造金屬微結構具有能對入射電磁波電場和/或磁場產生響應的平面或立體拓撲結構，改變每個超材料基本單元上的人造金屬微結構的圖案和/或尺寸即可改變每個超材料基本單元對入射電磁波的響應。人造微結構2上還可覆蓋有覆蓋層3，覆蓋層3、人造微結構2以及基材1構成超材料的基本單元。多個超材料基本單元按一定規律排列即可使得超材料對電磁波具有宏觀的響應。由于超材料整體需對入射電磁波有宏觀電磁響應因此各個超材料基本單元對入射電磁波的響應需形成連續響應，這要求每一超材料基本單元的尺寸小于入射電磁波波長的五分之一，優選為入射電磁波波長的十分之一。本段描述中，我們人為的將超材料整體劃分為多個超材料基本單元，但應知此種劃分方法僅為描述方便，不應看成超材料由多個超材料基本單元拼接或組裝而成，實際應用中超材料是將人造金屬微結構周期排布于基材上即可構成，工藝簡單且成本低廉。周期排布即指上述人為劃分的各個超材料基本單元上的人造金屬微結構能對入射電磁波產生連續的電磁響應。現有的超材料的制備方法均為通過在剛性PCB板上周期排布人造金屬微結構構成。當利用超材料能調制電磁波的功能用來制作超材料天線時，偏饋天線和后饋天線均需要將電磁波反射出去，反射電磁波的反射面如何和超材料有效結合成為亟待解決的問題。

技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述不足，提出一種工藝簡單、減少能耗、節約成本的超材料天線反射面的制備方法。本發明解決其技術問題采用的技術方案是，提出一種超材料天線反射面的制備方法，其包括步驟：采用冷裱機在室溫環境下將膠膜覆蓋于超材料天線板后表面；覆好膠膜的超材料天線板放入真空機中抽真空；采用冷裱機在室溫環境下將金屬箔覆蓋于所述膠膜上。進一步地，所述膠膜材質為聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚酯、特氟龍、有機硅、環氧樹脂、酚醛樹脂、聚氨酯、酚醛或乙烯-醋酸乙烯共聚物。進一步地，所述金屬箔為銅箔或鋁箔。進一步地，所述超材料天線為前饋式超材料天線，饋源中軸線穿過所述超材料天線板中點，所述超材料天線板包括基材以及周期排布于基材上的多個人造金屬微結構。進一步地，所述超材料天線板上，以其中心點為圓心，相同半徑r處的折射率分布n(r)可為：其中，ss為饋源距所述超材料天線板前表面的垂直距離，λ為饋源輻射的電磁波的波長，nmax為所述超材料天線板的最大折射率值，nmin為所述超材料天線板的最小折射率值。進一步地，所述超材料天線板上，以其中心點為圓心，相同半徑r處的折射率分布n(r)可為：其中，ss為饋源距所述超材料天線板前表面的垂直距離，l為所述超材料天線板的長度，nmax為所述超材料天線板的最大折射率值，nmin為所述超材料天線板的最小折射率值。進一步地，所述超材料天線為偏饋式超材料天線，饋源中軸線不穿過所述超材料天線板中心點，所述超材料天線板包括基材以及周期排布于基材上的多個人造金屬微結構。進一步地，所述超材料天線板上，以所述饋源口徑面中心點在所述超材料天線板平面上的投影點為圓心，相同半徑r處的折射率分布n(r)′可為：其中，L為饋源的口徑面中心點距超材料天線板前表面的垂直距離，d為超材料天線板的厚度，nmax為超材料天線板的最大折射率值。進一步地，所述人造金屬微結構的呈平面雪花狀，所述金屬微結構具有相互垂直平分的第一金屬線及第二金屬線，所述第一金屬線與第二金屬線的長度相同，所述第一金屬線兩端連接有相同長度的兩個第一金屬分支，所述第一金屬線兩端連接在兩個第一金屬分支的中點上，所述第二金屬線兩端連接有相同長度的兩個第二金屬分支，所述第二金屬線兩端連接在兩個第二金屬分支的中點上，所述第一金屬分支與第二金屬分支的長度相等。進一步地，所述人造金屬微結構的呈平面雪花狀，所述金屬微結構具有相互垂直平分的第一金屬線及第二金屬線，所述第一金屬線與第二金屬線的長度相同，所述第一金屬線兩端連接有相同長度的兩個第一金屬分支，所述第一金屬線兩端連接在兩個第一金屬分支的中點上，所述第二金屬線兩端連接有相同長度的兩個第二金屬分支，所述第二金屬線兩端連接在兩個第二金屬分支的中點上，所述第一金屬分支與第二金屬分支的長度相等。本發明采用冷裱機在室溫環境下完成超材料反射面的制備，減少了能耗、節約生產成本且制備工藝簡單。附圖說明圖1為構成超材料的基本單元的結構示意圖；圖2為前饋式超材料天線的結構示意圖；圖3為偏饋式超材料天線的結構示意圖；圖4為本發明一實施例中的人造微結構的拓撲圖案；圖5為圖4所示拓撲圖案的一種衍生結構；圖6為圖4所示拓撲圖案的一種變形結構；圖7為平面雪花狀的金屬微結構的拓撲形狀演變的第一階段；圖8為平面雪花狀的金屬微結構的拓撲形狀演變的第二階段；圖9為本發明一實施例中超材料天線反射面的制備工藝流程圖。具體實施方式采用超材料原理制備超材料天線時，首先需要根據饋源所在位置確定天線為前饋式天線、后饋式天線還是偏饋式天線。當采用前饋式天線和偏饋式天線時，需要在超材料遠離饋源的表面貼附反射板。如圖2和圖3所示，圖2為前饋式超材料天線的結構示意圖，其包括饋源10、超材料天線板30以及反射面20，饋源10的中軸線穿過超材料天線板30的中點。饋源10輻射電磁波被超材料天線板30調制后再被反射面20反射，最終以平面波形式出射出去。為達到該效果，超材料天線板30上的折射率分布可為多種不同的形式。例如以超材料天線板中心點為圓心，相同半徑r處的折射率分布可為：其中，ss為饋源距所述超材料天線板前表面的垂直距離，λ為饋源輻射的電磁波的波長，nmax為所述超材料天線板的最大折射率值，nmin為所述超材料天線板的最小折射率值。以超材料天線板中心點為圓心，相同半徑r處的折射率分布也可為：其中，ss為饋源距所述超材料天線板前表面的垂直距離，l為所述超材料天線板的長度，nmax為所述超材料天線板的最大折射率值，nmin為所述超材料天線板的最小折射率值。超材料天線板30上的折射率分布并不以上述描述為限，只要能達到將電磁波以平面波形式反射出去即可。如圖3所示，圖3為偏饋式超材料天線的結構示意圖，其包括饋源10’、超材料天線板30’以及反射面20’，饋源10’的中軸線不指向超材料天線板30’的中心點。超材料天線板30’上的折射率分布同樣可為多種不同的形式。例如以饋源10’口徑面中心點在超材料天線板30’平面的投影點為圓心，半徑為r處的折射率分布可為：其中，L為饋源10’的口徑面中心點距超材料天線板30’前表面的垂直距離，d為超材料天線板30’的厚度，nmax為超材料天線板30’的最大折射率值。超材料天線板30’上的折射率分布并不以上述描述為限，只要能達到將電磁波以平面波形式反射出去即...