專利名稱：一種平板射電望遠(yuǎn)鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種平板射電望遠(yuǎn)鏡。
背景技術(shù)：
射電望遠(yuǎn)鏡(radio telescope)是指觀測和研究來自天體的射電波的基本設(shè)備，可以測量天體射電的強度、頻譜及偏振等量。射電望遠(yuǎn)鏡主要包括兩大部分，即天線和接收系統(tǒng)，天線用于收集射電波，接收系統(tǒng)通常包括放大射電信號的高靈敏度接收機，信息記錄設(shè)備、信號處理設(shè)備和顯示設(shè)備等。傳統(tǒng)的射電望遠(yuǎn)鏡的基本原理和光學(xué)反射望遠(yuǎn)鏡相似，投射來的電磁波被一精確鏡面反射后，同相到達公共焦點。用旋轉(zhuǎn)拋物面作鏡面易于實現(xiàn)同相聚焦，因此，射電望遠(yuǎn)鏡天線大多是拋物面天線。射電望遠(yuǎn)鏡表面和一理想拋物面的均方誤差如不大于X/16 X/10,該望遠(yuǎn)鏡一般就能在波長大于\的射電波段上有效地工作。對米波或長分米波觀測，可以用金屬網(wǎng)作鏡面；而對厘米波和毫米波觀測，則需用光滑精確的金屬板(或鍍膜)作鏡面。從天體投射來并匯集到望遠(yuǎn)鏡焦點的射電波，必須達到一定的功率電平，才能為接收機所檢測。目前的檢測技術(shù)水平要求最弱的電平一般應(yīng)達10-20瓦。射頻信號功率首先在焦點處放大10 1000倍，并變換成較低頻率(中頻)，然后用電纜將其傳送至控制室，在那里再進一步放大、檢波，最后以適于特定研究的方式進行記錄、處理和顯示。天線收集天體的射電輻射，接收機將這些信號加工、轉(zhuǎn)化成可供記錄、顯示的形式，終端設(shè)備把信號記錄下來，并按特定的要求進行某些處理然后顯示出來。表征射電望遠(yuǎn)鏡性能的基本指標(biāo)是空間分辨率和靈敏度，前者反映區(qū)分兩個天球上彼此靠近的射電點源的能力，后者反映探測微弱射電源的能力。射電望遠(yuǎn)鏡通常要求具有高空間分辨率和高靈敏度。靈敏度是指射電望遠(yuǎn)鏡"最低可測"的能量值，這個值越低靈敏度越高。為提高靈敏度常用的辦法有降低接收機本身的固有噪聲，增大天線接收面積，延長觀測積分時間等。 分辨率是指區(qū)分兩個彼此靠近射電源的能力，分辨率越高就能將越近的兩個射電源分開。那么，怎樣提高射電望遠(yuǎn)鏡的分辨率呢？對單天線射電望遠(yuǎn)鏡來說，天線的直徑越大分辨率越高。但是天線的直徑難于作得很大，目前單天線的最大直徑小于300米，對于波長較長的射電波段分辨率仍然很低。分辨率指的是區(qū)分兩個彼此靠近的相同點源的能力，因為兩個點源角距須大于天線方向圖的半功率波束寬度時方可分辨，故宜將射電望遠(yuǎn)鏡的分辨率規(guī)定為其主方向束的半功率寬。為電波的衍射所限，對簡單的射電望遠(yuǎn)鏡，它由天線孔徑的物理尺寸D和波長\決定?？梢妭鹘y(tǒng)的射電望遠(yuǎn)鏡性能主要取決于天線的尺寸，但是，加工這樣大尺寸的拋物面天線不僅加工難度大，而且成本相當(dāng)?shù)母摺?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有的射電望遠(yuǎn)鏡加工不易、成本高的缺陷，提供一種加工簡單、制造成本低的平板射電望遠(yuǎn)鏡。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種平板射電望遠(yuǎn)鏡，所述平板射電望遠(yuǎn)鏡包括設(shè)置在接收機后方的超材料平板天線，所述超材料平板天線包括核心層及設(shè)置在核心層一側(cè)表面的反射板，所述核心層包括至少一個核心層片層，所述核心層片層包括片狀的基材以及設(shè)置在基材上的多個人造微結(jié)構(gòu)，所述核心層片層按照折射率分布可劃分為多個帶狀區(qū)域，以一定點為圓心，所述多個帶狀區(qū)域上相同半徑處的折射率相同，且每一帶狀區(qū)域上隨著半徑的增大折射率逐漸減小，相鄰兩個帶狀區(qū)域，處于內(nèi)側(cè)的帶狀區(qū)域的折射率的最小值小于處于外側(cè)的帶狀區(qū)域的折射率的最大值，該圓心與接收機的連線垂直于核心層片層，且該圓心不與核心層片層的中心重合。進一步地，所述核心層片層還包括覆蓋人造微結(jié)構(gòu)的填充層。進一步地，所述核心層包括多個相互平行的核心層片層。進一步地，所述多個核心層片層中靠近反射板的核心層片層的所有帶狀區(qū)域具有相同的折射率變化范圍，即每一個帶狀區(qū)域的折射率均是由最大值n_連續(xù)減小到最小值
nIiiin0進一步地，所述多個核心層片層中靠近反射板的核心層片層的折射率分布滿足如下公式
權(quán)利要求
1.一種平板射電望遠(yuǎn)鏡，其特征在于，所述平板射電望遠(yuǎn)鏡包括設(shè)置在接收機后方的超材料平板天線，所述超材料平板天線包括核心層及設(shè)置在核心層一側(cè)表面的反射板，所述核心層包括至少一個核心層片層，所述核心層片層包括片狀的基材以及設(shè)置在基材上的多個人造微結(jié)構(gòu)，所述核心層片層按照折射率分布可劃分為多個帶狀區(qū)域，以一定點為圓心，所述多個帶狀區(qū)域上相同半徑處的折射率相同，且每一帶狀區(qū)域上隨著半徑的增大折射率逐漸減小，相鄰兩個帶狀區(qū)域，處于內(nèi)側(cè)的帶狀區(qū)域的折射率的最小值小于處于外側(cè)的帶狀區(qū)域的折射率的最大值，該圓心與接收機的連線垂直于核心層片層，且該圓心不與核心層片層的中心重合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板射電望遠(yuǎn)鏡，其特征在于，所述核心層片層還包括覆蓋人造微結(jié)構(gòu)的填充層。
3 根據(jù)權(quán)利要求2所述的平板射電望遠(yuǎn)鏡，其特征在于，所述核心層包括多個相互平行的核心層片層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的平板射電望遠(yuǎn)鏡，其特征在于，所述多個核心層片層中靠近反射板的核心層片層的所有帶狀區(qū)域具有相同的折射率變化范圍，即每一個帶狀區(qū)域的折射率均是由最大值nmax連續(xù)減小到最小值nmin。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的平板射電望遠(yuǎn)鏡，其特征在于，所述多個核心層片層中靠近反射板的核心層片層的折射率分布滿足如下公式
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的平板射電望遠(yuǎn)鏡，其特征在于，其它核心層片層的折射率分布滿足如下公式
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的平板射電望遠(yuǎn)鏡，其特征在于，所述核心層由7塊核心層片層組成，即m = 7。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的平板射電望遠(yuǎn)鏡，其特征在于，所述圓心設(shè)置在與核心層片層的下邊緣相距A的位置上。
9 根據(jù)權(quán)利要求8所述的平板射電望遠(yuǎn)鏡，其特征在于，所述下邊緣為直線，所述Ml表示圓心與下邊緣中點的距離。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的平板射電望遠(yuǎn)鏡，其特征在于，所述下邊緣為曲線，所述Ml 表示圓心與下邊緣頂點的距離。
11.根據(jù)權(quán)利要求2至10任意一項所述的平板射電望遠(yuǎn)鏡，其特征在于，所述核心層的每一核心層片層的多個人造微結(jié)構(gòu)形狀相同，相同半徑處的多個人造微結(jié)構(gòu)具有相同的幾何尺寸，且每一帶狀區(qū)域上隨著半徑的增大人造微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸逐漸減小，相鄰兩個帶狀區(qū)域，處于內(nèi)側(cè)的帶狀區(qū)域的人造微結(jié)構(gòu)幾何尺寸的最小值小于處于外側(cè)的帶狀區(qū)域的人造微結(jié)構(gòu)幾何尺寸的最大值。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板射電望遠(yuǎn)鏡，其特征在于，所述超材料平板天線由多個單元板構(gòu)成。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的平板射電望遠(yuǎn)鏡，其特征在于，所述多個單元板具有相同的形狀，均為長度與寬度均為O. 5m的方形板。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種平板射電望遠(yuǎn)鏡，包括設(shè)置在接收機后方的超材料平板天線，所述超材料平板天線包括核心層及反射板，核心層包括至少一個核心層片層，核心層片層包括片狀的基材及設(shè)置在基材上的多個人造微結(jié)構(gòu)，核心層片層按照折射率分布可劃分為多個帶狀區(qū)域，以一定點為圓心，多個帶狀區(qū)域上相同半徑處的折射率相同，且每一帶狀區(qū)域上隨著半徑的增大折射率逐漸減小，相鄰兩個帶狀區(qū)域，處于內(nèi)側(cè)的帶狀區(qū)域的折射率的最小值小于處于外側(cè)的帶狀區(qū)域的折射率的最大值。根據(jù)本發(fā)明的平板射電望遠(yuǎn)鏡，由片狀的超材料平板天線代替了傳統(tǒng)的拋物面天線，制造加工更加容易，成本更加低廉。
文檔編號H01Q15/23GK103036054SQ201110297919
公開日2013年4月10日 申請日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者劉若鵬, 季春霖, 岳玉濤 申請人:深圳光啟高等理工研究院, 深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司