[发明专利]一种宽带的角度不敏感天线罩及其设计方法

权利要求书

1.一种角度不敏感宽带天线罩，其特征在于，包括宽带的角度不敏感抗反射超表面(1)、高反射率内芯(2)和一个窄波束线极化馈源(3)；其中，在高反射率内芯(2)的上下两表面分别设置宽带的角度不敏感抗反射超表面(1)，窄波束线极化馈源(3)的极化方向与宽带的角度不敏感抗反射超表面(1)的电磁波入射面垂直放置，使天线罩接收TE极化扫描波束；角度不敏感抗反射超表面(1)由等效介电常数和厚度各不相同的各向同性透射式介质超表面单元组成，根据本文推导的斜入射四分之一波长匹配公式，不同位置处透射式介质超表面单元的等效介电常数和厚度由该位置处的电磁波入射角确定，根据高反射率内芯(2)的相对介电常数与电磁波入射角，高反射率内芯(2)的上下表面被加载了不同厚度以及介电常数的宽带的角度不敏感抗反射超表面，入射电磁波在该超表面当中多次的干涉相消，从而减小了电磁波的反射。

2.根据权利要求1所述的一种角度不敏感宽带天线罩，其特征在于，所述透射式介质超表面单元为亚波长尺寸的通孔介质结构，所用介质基板为常用微波高频介质基板。

3.根据权利要求1所述的一种角度不敏感宽带天线罩，其特征在于，所述高反射率内芯(2)为均匀厚度陶瓷板，该陶瓷板厚度为陶瓷介质的半波长的整数以达到最大电磁波透过率。

4.根据权利要求1所述的一种角度不敏感宽带天线罩，其特征在于，所述的窄波束线极化馈源(3)为半功率波束宽度角在8°以内的窄波束线极化馈源；馈源的极化方向与电磁波入射面垂直时，天线罩接收TE极化波扫描，将馈源沿主轴旋转90°，天线罩则接收TM极化波扫描。

5.根据权利要求4所述的一种角度不敏感宽带天线罩，其特征在于，所述的窄波束线极化馈源(3)通过机械旋转馈源实现动态的波束扫描，扫描角为0-60°。

6.根据权利要求1所述的一种角度不敏感宽带天线罩，其特征在于，所述天线罩接受TE极化扫描波束，在波束扫描范围内，天线罩接收电磁波的入射角在某一区间变化；所需的透射式介质超表面单元的等效介电常数在ε1-ε2之间；等间隔选取8个不同等效介电常数值并确定介质超表面单元的尺寸；通过对这8种介质超表面单元的合理排布可实现宽带、宽角特性的抗反射超表面。

7.根据权利要求1所述的一种角度不敏感宽带天线罩，其特征在于，所述宽带的角度不敏感抗反射超表面(1)的厚度随着入射角的增大而连续增大。

8.根据权利要求1所述的一种角度不敏感宽带天线罩，其特征在于，所述宽带的角度不敏感抗反射超表面(1)根据天线罩的形状和与窄波束线极化馈源(3)的位置关系进行调整；当天线罩为平板结构时，窄波束线极化馈源(3)到天线罩的垂直距离为d，宽带的角度不敏感抗反射超表面(1)随着扫描角的增大，等效介电常数随之减小、厚度随之增大；当天线罩为圆锥结构(4)时，窄波束线极化馈源(3)到天线罩中心位置的距离为D，宽带的角度不敏感抗反射超表面(1)被加载在反射较大的半圆球形区域；根据天线罩不同位置处的入射角，该半圆球形区域被分为第一圆环(5)、第二圆环(6)、第三圆环(7)、第四圆环(8)、第五圆环(9)多个圆环，不同圆环处加载的宽带角度不敏感抗反射超表面(1)的等效节点常数和厚度被分别确定。