[发明专利]基于编码超表面的宽带低散射微带阵列天线

权利要求书

1.一种基于编码超表面的宽带低散射微带阵列天线，其特征在于，包括自上而下排布且互不接触的正方形上层介质板(1)、中层介质板(2)和下层介质板(3)；所述上层介质板(1)上表面的中心位置印制有周期性排布的M×M个矩形微带辐射贴片(4)，M≥2；所述中层介质板(2)的上表面印制有编码超表面(5)，该编码超表面(5)是通过在最优编码序列矩阵中值为1的位置各布局一个超级子单元(51)所形成的；所述超级子单元(51)包括K×K个周期性排布的基本单元(511),K≥2，所述基本单元(511)包括中心蚀刻有圆形缝隙的十字型金属贴片(5111)和分布在其每个角所在区域且与该十字型金属贴片(5111)相接的圆环金属贴片(5112)，四个圆环金属贴片(5112)关于十字型金属贴片(5111)的中心旋转对称，且每个圆环金属贴片(5112)位于其所在区域对应的角的角分线上；所述下层介质板(3)的上表面印制有单输入M²输出的微带馈电网络(6)，该微带馈电网络(6)通过贯穿中层介质板(2)和上层介质板(1)的金属探针与微带辐射贴片(4)连接，所述下层介质板(3)的下表面印制有金属辐射地板(7)。

2.根据权利要求1所述的基于编码超表面的宽带低散射微带阵列天线，其特征在于，所述周期性排布的M×M个矩形微带辐射贴片(4)，其中心位于上层介质板(1)的中心法线上。

3.根据权利要求1所述的基于编码超表面的宽带低散射微带阵列天线，其特征在于，所述最优编码序列矩阵，采用快速优化方法获取，具体实现步骤为：

步骤1)构建与编码超表面(5)同规模的包括R×R个阵列单元的超表面阵列，并根据天线阵列理论，当入射电磁波作用在超表面阵列上时，通过单元方向图EP和阵因子方向图AF表示超表面阵列的散射场F：

F＝EP·AF

其中R≥2，θ和分别表示反射电磁波的仰角和方位角，k₀表示波数,和分别表示超表面阵列中两个正交方向上第m个单元和第n个单元的相位响应，d表示超表面阵列单元的周期，θ_i和分别表示入射电磁波的仰角和方位角；

步骤2)通过F构建适应度函数Fitness，并通过Fitness对超表面阵列的首行进行穷举优化，得到一维编码序列矩阵，其中Fitness的表达式为：

Fitness＝min(F_max)；

步骤3)根据加法定理对一维编码序列矩阵进行拓展，得到二维编码序列矩阵，并对二维编码序列矩阵与同规模的按0和1间隔排布的二维编码矩阵进行二进制加法运算，获得最优编码序列矩阵。

4.根据权利要求1所述的基于编码超表面的宽带低散射微带阵列天线，其特征在于，所述十字型金属贴片(5111)，其中心蚀刻的圆形缝隙的的半径R1与圆环金属贴片(5112)的内半径R2之和，小于该十字型金属贴片(5111)中心与圆环金属贴片(5112)圆心之间的距离。

5.根据权利要求1所述的基于编码超表面的宽带低散射微带阵列天线，其特征在于，所述圆环金属贴片(5112)，其圆心位于其所在区域对应的角的角分线上。