[发明专利]一种宽带双极化双层透射阵单元

说明书

宽带双极化双层透射阵单元，属于天线设计领域，包括卐字形金属贴片，金属通孔和介质基板；卐字形金属贴片尺寸可以改变；在一定尺寸范围内，宽带双极化双层透射阵单元具有金属通孔，尺寸范围外，不具有金属通孔，卐字形金属贴片结构中心对称，具有完全相同的两层，分别位于介质基板的上下表面，金属通孔与位于介质基板上下表面的卐字形金属贴片相连接；所有金属通孔与卐字形金属贴片结构中心的距离相同，卐字形金属贴片的尺寸改变时，其线宽和金属通孔之间的距离成比例改变；本发明提出了一种可实现透射幅度大于‑1dB条件下360度相移覆盖，支持双极化，较宽频带范围内透射率较高，仅具有两层金属贴片和单层介质基板的宽带双极化双层透射阵单元。

技术领域

本发明属于无线通信技术技术领域，涉及天线技术，特别涉及一种宽带双极化双层透射阵单元。

背景技术

高增益天线在通信领域具有重要的应用。其中，介质透镜和金属透镜天线是高增益天线中的重要种类之一。随着超材料技术的发展，目前可以实现使用超材料单元设计平面透镜。超材料平面透镜可以在维持一定带宽条件下，降低传统透镜的剖面和加工成本。然而，超材料平面透镜单元依然存在着基板层数过多、仅支持单极化、透射率较低、移相范围不足360度等问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种宽带双极化双层透射阵单元，可实现360度的相移范围。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种宽带双极化双层透射阵单元，包括：

介质基板3；

两层对称分布在介质基板3上表面与下表面的卐字形金属贴片1；

其中，所述卐字形金属贴片1的尺寸范围满足透射相位能够改变360度的条件设定，根据卐字形金属贴片1的尺寸，设置或者不设置连接上下两层卐字形金属贴片1的金属通孔2。

为了实现360度的相移范围，改变卐字形金属贴片1的尺寸，使得其尺寸最小值与最大值的透射相位相同。

改变卐字形金属贴片1的尺寸，透射相移同时改变。由于相移随尺寸连续变化，可依照相移最大与最小相等，选择卐字形金属贴片1尺寸的最小与最大值。

设置金属通孔2的卐字形金属贴片1的尺寸按照透射相位连续且透射幅度最高的条件设定。

所述卐字形金属贴片1为中心对称结构，四条与中心相连的等宽的边构成十字形状，该四条边的另一端分别垂直连接一条等宽外边的一端，整体呈左旋的卐字形。

当设置金属通孔2时，所述金属通孔2有四个，所述四个金属通孔2分别设置在卐字形金属贴片1的四条与中心直接连接的边上，所有金属通孔2与卐字形金属贴片1结构中心的距离相同。

所述卐字形金属贴片1的尺寸改变时，其线宽、金属通孔2之间的距离以及透射相位均同时按照不同比例变化。

所述单元的中心频率为20GHz，单元周期P为0.5倍波长，即7.5mm，所述卐字形金属贴片1的线宽W与线长L的关系为W＝0.15*L，其中，线长L指的是其结构中心到外边的长度的两倍，金属通孔2与卐字形金属贴片1结构中心的距离T，T＝(0.12L2+0.34L+0.47)mm，所述金属通孔2的直径D为0.3mm，介质基板3的介电常数为2.2，介质损耗为0.0009，高度H为2.36mm。

所述卐字形金属贴片1的尺寸范围为：1mm≤L≤6.5mm，在该范围内，当单元设置金属通孔2的情况下，L＝1mm与L＝6.5mm时，单元的透射相位对360度取模后相等，同时1mm≤L≤6.5mm的范围内透射相位单调递减，表明卐字形金属贴片1的尺寸在1mm≤L≤6.5mm的范围内，单元能够实现360度的相移。