[发明专利]一种基于透射式相控电磁表面的可重构阵列天线

说明书

本发明提供了一种基于透射式相控电磁表面的可重构阵列天线，包括馈源和阵列天线组件，所述馈源用于为所述阵列天线组件提供空间照射源并接收所述阵列天线组件的散射电磁波，具有馈电损耗小、波束扫描速度快、阵列规模拓展性强、结构简单、剖面低、重量轻、易共形、成本低的优点。

技术领域

本发明涉及阵列天线技术领域，尤其涉及一种基于透射式相控电磁表面的可重构阵列天线。

背景技术

具有高增益波束扫描特性的波束可重构阵列天线在近场安检成像领域具有广泛的应用。现有的高增益波束扫描天线主要有机械旋转抛物面天线和电控相控阵天线两大类。其中，旋转抛物面天线具有结构简单、成本低、效率高等优点，但其外形为特殊的曲面、体积庞大、重量沉且波束扫描速度慢、伺服系统要求高。电扫相控阵天线可以较好地克服上述不足，其不仅扫描速度快、性能更加灵活，平面或共形结构也更有利于与载体保持共形，但其馈电网络设计复杂，尤其当天线口径增大时，馈电损耗较高，天线的辐射效率较低，可实现的增益受限。虽然在单元中引入固态收发组件可以减小馈电损耗，但系统的成本、重量将大幅提高，这些都限制了其大规模应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种馈电损耗小、波束扫描速度快、成本低的基于透射式相控电磁表面的可重构阵列天线。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种基于透射式相控电磁表面的可重构阵列天线，其特征在于，包括：馈源和阵列天线组件，所述馈源用于为所述阵列天线组件提供空间照射源并接收所述阵列天线组件的散射电磁波；

所述阵列天线组件包括多个数字辐射单元，每个所述数字辐射单元包括：

辐射模块；

直流偏置电路，与所述辐射模块连接，用于为所述辐射模块提供偏置电流；

数字控制器件，集成在所述辐射模块上，用于在不同直流偏置情况下调节辐射模块的相位。

进一步的技术方案在于：所述馈源置于所述阵列天线组件后方，且所述阵列天线组件处于所述馈源的远场照射区时，所述阵列天线组件处于远场透射式工作状态，所述数字辐射单元自上而下包括第一金属贴片层、第一介质板、第二金属贴片层、第二介质板和直流偏置电路层，其中，

所述第一金属贴片层设置有所述辐射模块和所述数字控制器件；

所述直流偏置电路层设置有扇形金属线和与电压源连接的金属线，所述与电压源连接的金属线与所述扇形金属线连接；

所述第一金属贴片层通过第一导电连接件与电压源的地相接，所述扇形金属线和所述第一金属贴片层之间设置有第二导电连接件，所述第二导电连接件与所述第二金属贴片层规避隔开，所述第二导电连接件分别与所述辐射模块和所述扇形金属线连接。

进一步的技术方案在于：所述扇形金属线的圆心与所述第二导电连接件的圆心重合，所述扇形金属线的张角为60度。

进一步的技术方案在于：所述数字控制器件为PIN二极管、变容二极管或MEMS二极管、液晶(LC)。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述阵列天线利用数字控制器件调节电磁表面每个数字辐射单元的反射相位或者透射相位，并采用喇叭馈源从空间照射整个表面，通过数字控制的方式调节表面每个单元的相位，从而获得高增益聚焦的动态扫描波束、捷变波束或者多波束，具有馈电损耗小、波束扫描速度快、阵列规模拓展性强、结构简单、剖面低、重量轻、易共形、成本低的优点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例所述阵列天线的结构示意图；

图2是本发明实施例所述阵列天线组件中数字辐射单元的原理框图；