具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：测定流注电子密度时空演化的超材料聚焦天线，包括平面介质透镜阵列1、超材料金属单元2、聚焦透镜3、介质打孔单元4和喇叭天线，平面介质透镜阵列1、超材料金属单元2、聚焦透镜3和介质打孔单元4位于同一平面，平面介质透镜阵列1是采用多个介质打孔单元4组成的一维均匀平面介质透镜阵列，平面介质透镜阵列1是由介质打孔的阵列单元构成，阵列单元是在平面介质透镜阵列1的平面介质透镜上均匀打的空气通孔，且在平面介质透镜上采用基于馈源相位中心的相位补偿原理算法进行均匀排布，介质打孔单元4是在10mm厚的平面透镜上均匀地打8×10个孔，孔单元尺寸为6mm×6mm，介质打孔单元4在介质内部均匀设置孔之间的间隔，平面介质透镜阵列1位于超材料金属单元2的内部，超超材料金属单元2在聚焦透镜3和平面介质透镜阵列1的平面介质透镜之间的表面上，由十字型结构阵列构成，平面介质透镜阵列1嵌入到喇叭天线的开口末端，将电离波转换为准平面波，超材料金属单元2与喇叭天线的开口末端接触外包裹有聚焦透镜3，将平面波会聚形成单一波束，从而实现天线的高增益和高空间合成效率。

其中，平面介质透镜阵列1是通过在高介电常数的平面介质透镜上打空气通孔来改变介质材料的等效介电常数，从而起到调节入射波相位延时的作用，转换为平面波出射，平面介质透镜阵列1能将喇叭辐射的电磁波经过平面介质透镜进行相位调整，转换为平面波前出射。

平面介质透镜阵列1中的平面介质透镜和聚焦透镜3均采用氧化铝材料。

超材料金属单元2中的超材料金属是由相同周期性结构的8*10十字型排列构成。

聚焦透镜3包裹平面介质透镜阵列1中的平面介质透镜和超材料金属单元2，且聚焦透镜3上设有角锥喇叭，聚焦透镜3嵌入到角锥喇叭的开口末端，使输出的平面波聚焦于一波束，从而实现天线的高增益和高空间合成效率。

聚焦透镜3和平面介质透镜阵列1之间设有PCB板，PCB板上印制了超材料金属单元2，具有负折射率会聚电磁波的特性，使发散的微波波束也聚焦，超材料金属单元2是印制在厚度为8mm的聚焦透镜3和厚度为10mm平面介质透镜之间的表面上。

聚焦透镜3为棱台状，对微波能量进行会聚压缩，形成单一的波束。

本实施例的一个具体应用为：被测量的等离子体在发射喇叭天线与接收喇叭天线之间发生瑞利散射，喇叭天线的微波散射信号通过平面介质透镜阵列1进行相位调整，转换为平面波出射，在平面介质透镜阵列1和聚焦透镜3之间印制了超材料金属单元2，通过其超材料结构负折射率和会聚电磁波的特性，使发散的微波波束聚焦，调节相应聚焦透镜焦距达到整体聚焦的效果。该天线可以利用微波瑞利散射理论设计一种能准确的测定流注放电电离波头时变电子密度的时变和空间分布的装置。

综上所述，本发明所提供的测定流注电子密度时空演化的超材料聚焦天线，是平面介质透镜和聚焦透镜加载的毫米波喇叭天线，利用介质打孔的阵列单元作为平面介质透镜的基本单元，通过调节各个阵列单元的孔的直径，控制相位分布，实现对喇叭天线发射电磁波的相位补偿作用，从而达到提高其增益和定向性的目的。并且，利用在平面介质透镜上直接打孔的阵列单元的宽带透波特性，有利于提高平面介质透镜的带宽；采用高介电常数的平面介质透镜，有利于降低平面介质透镜的厚度，提高阵列单元的相位补偿能力；采用超材料金属单元是利用超材料结构具有负折射率会聚电磁波的特性，使波束聚焦成单个波束。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。