[发明专利]基于共形有源频率选择表面的可重构天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种共形有源频率选择表面的可重构天线，该发明可以实现可重构高增益天线系统。 

背景技术

频率选择表面(FSS)具有特有的频率响应特性，自其概念被提出来便一直受到高度重视，独特的电性能使其不仅在卫星通信领域得到广泛应用，同时在飞行器隐身方面也扮演着重要角色。频率选择表面被广泛应用于电磁隐身、电磁兼容、军事通信、电子对抗等领域。平面无源频率选择表面有较多的研究，有其独特的优点，应用较为广泛。但是平面无源频率选择表面在加工完成后，其电气性能均无法改变，因而在复杂的电磁环境中无法快速适应外部电磁环境的变化而发挥最大作用，而共形有源频率选择表面可以通过控制外加激励来解决这一缺陷。 

一切无线通信、军/民用雷达等各种无线系统都是利用无线电波来进行工作的，而无线电波的接受和发射则是依靠天线完成。天线的主要功能有二：其一是能量转换功能，其二是定向辐射(或者接收)功能。天线的特性直接影响到整个无线系统的工作特性，是无线系统的关键部件之一。现代大容量、多功能、超宽带综合信息系统的迅猛发展，使得在同一平台上搭载的信息子系统数量增加，作为无线系统中信息出入必然通道的天线数量也相应增加。从降低综合信息系统的整体成本、减轻重量、减小系统的雷达散射截面、实现良好的电磁兼容特性等方面来看，这种现象非常有害，也成为制约综合信息系统进一步向大容量多功能超宽带方向发展和应用的一大瓶颈。为了克服这个瓶颈，“可重构天线”的概念被提出并获得发展，可重构天线的研究意在使天线能根据实际环境的需求实时重构天线特性。 

发明内容

本发明的目的是提供一种基于共形频率选择表面的可重构天线，通过共形有源频率选择表面控制偶极子天线的方向图，从而实现天线系统方向图的可重构及高增益。 

本发明中的共形有源频率选择表面的可重构天线包括空心圆柱介质层、共形于圆柱介质层上的金属十字架、二极管、偶极子天线、控制电路。 

共形于空心圆柱介质层外表面的金属十字架是用平面中对称的十字架结构共形而制成，共形金属十字架沿Z轴和圆柱外表面方向周期排列，每列十字架中相邻的两个十字架用二极管连接。 

二极管的通断状态由位于圆柱上下表面的控制电路产生的偏置电压所控制，偏置电压加在每列十字架的两端，从而可以控制二极管的通断状态。 

偶极子天线位于共形有源频率选择表面的中心。将圆柱上的频率选择表面分成两部分，通过控制电路使圆柱上一部分频率选择表面处于透射状态，另一部分处于发射状态，因此该共形有源频率选择表面将偶极子全向方向图变为定向辐射方向图。通过控制电路改变圆柱上每部分频率选择表面的频响特性，定向辐射方向图可以实现360度扫描。 

本发明的优点：第一，发明共形有源频率选择表面，实现频率选择表面和共形技术相结合的应用，第二，将有源控制技术应用于共形频率选择表面，实现共形有源频率选择表面，第三，将共形有源频率选择表面结合偶极子天线，实现高增益可重构天线。 

附图说明

图1是本发明结构的三视图。 

其中空心圆柱介质层1，共形十字架2，二极管3，偶极子天线4，控制电路5，空心圆柱介质层的高度H，空心圆柱介质层的半径R。 

图2是本发明的俯视图。 

其中偶极子天线6，接通二极管7，断开二极管8，空心圆柱介质层9，部分控制电路10。 

图3频率选择表面谐振单元。 

其中二极管11，介质层12，金属架13。 

图4二极管通断时的电路模型。 

图5频率选择表面在不同二极管状态下的频响特性。 

图6基于共形频率选择表面可重构天线E面方向图。 

图7基于共形频率选择表面可重构天线H面方向图。 

具体实施方式

参照图1，本发明为基于共形有源频率选择表面的可重构天线，包括空心圆柱介质层(1)， 共形于空心圆柱介质外层的金属十字架(2)，二极管(3)，偶极子天线(4)，控制电路(5)。沿Z轴及圆柱外表面方向，共形十字架周期性排列，每列相邻十字架由二极管相连，控制电路产生偏置电压并将偏置电压加在每列十字架两端，以便于控制二极管的通断状态。