[发明专利]一种基于正交方向相位独立控制反射单元的反射阵天线

说明书

本发明属于天线技术领域，具体的说是涉及一种基于正交方向相位独立控制反射单元的反射阵天线。本发明的结构主要提出可以在正交方向上独立控制相位的单元，每个单元中通过两个二极管分别控制两个方向的反射相位，本发明的单元结构x,y轴的相位差为±90°，实现圆极化仅需线极化的馈电，使用了相异的结构，使得x,y轴的相位差在设计上具有更大的自由度。

技术领域

本发明属于天线技术领域，具体的说是涉及一种基于正交方向相位独立控制反射单元的反射阵天线。

背景技术

超表面是由亚波长人工单元在二维平面内周期或者非周期排布构成的超薄平台，在调控电磁波方面展现了强大的能力。特别是可编程超表面，能在外部控制信号下对电磁波进行人为动态调控。然而目前大多数可编程超表面只能在预先设计的特定极化电磁波照射下才能表现出可编程特性，在其他极化电磁波照射下其依然为静态特性，因此超表面的应用也受到相应的制约。

极化方式是天线的重要特征，传统阵列的极化特性依赖于单元的极化特性，传统实现正交方向独立相位控制的单元结构都是旋转对称的，这使得x，y轴相差相位为0°或180°。为了获得圆极化，这样的单元必须使用圆极化的馈电。同时，由于结构的一致，很难实现x,y轴其他的相位差。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种能实现四种不同极化的反射阵天线。

本发明的技术方案是：

一种基于正交方向相位独立控制反射单元的反射阵天线，所述反射阵天线包括信号馈源和反射面阵列，所述反射面阵列采用相异的结构来控制极化为两个正交方向的反射相位，具体为：

所述反射面阵列由多个反射单元周期排列构成，所述反射单元包括第一金属层、第一介质基板层、金属地、第三介质基板层、第四介质基板层、第二金属层；所述第一金属层包括相互独立的偶极天线和贴片天线，所述偶极天线的两臂由第一二极管连接；所述第二金属层包括第一金属片、第二金属片和第三金属片，所述第二金属片和第三金属片由第二二极管连接；所述第一二极管的阳极与第一金属片电气连接，第一二极管的阴极接金属地；所述第二二极管的阳极接第二金属片，第二二极管的阴极接第三金属片，且第三金属片与贴片天线电气连接，贴片天线接金属地；所述第一二极管和第二二极管均具有独立控制的电压信号；

所述偶极天线和贴片天线分别用于控制两个正交方向的反射相位。

进一步的，所述偶极天线两臂的末端为弯折结构。

进一步的，所述贴片天线为开槽的贴片天线。

进一步的，所述信号馈源包括馈电天线和支架，反射面阵列和馈电天线安装在支架上，定义偶极天线用于控制x轴方向的反射相位，贴片天线用于控制y轴方向的反射相位；所述馈电天线为线极化号角天线，其沿z轴旋转45°后安装在支架上，从而获得与x轴和y轴相同的相位和幅度。

进一步的，通过控制第一二极管的开关使偶极天线在x轴实现反射相位在0°与180°之间切换，通过控制第二二极管的开关使贴片天线在y轴实现反射相位在90°与270°之间切换。

更进一步的，在x轴反射相位状态为0°且y轴反射相位状态为90°时，极化方式为LHCP；在x轴反射相位状态为180°且y轴反射相位状态为270°时，极化方式为LHCP，在x轴反射相位状态为0°且y轴反射相位状态为270°时，极化方式为RHCP；在x轴反射相位状态为180°且y轴反射相位状态为90°时，极化方式亦为RHCP。

进一步的，所述金属地同时作为信号和电源的地。

进一步的，所述第二金属层是天线的电源端。

本发明的有益效果为，本发明的单元结构x,y轴的相位差为±90°，实现圆极化仅需线极化的馈电，使用了相异的结构，使得x,y轴的相位差在设计上具有更大的自由度。

附图说明