[发明专利]基于二维电调材料的可编码四波束天线、超表面模块及复合天线结构

说明书

本发明公开了一种基于二维电调材料的可编码四波束天线、超表面模块及复合天线结构。所述可编码四波束天线包括位于最上层的电调层，所述电调层覆盖在第一绝缘层的上表面，所述第一绝缘层的下表面设置有第一介质板，所述第一介质板的下表面设置有第二介质板，所述第一介质板与第二介质板之间设置有若干个金属贴片。本申请所述天线通过调节相应位置的金属线以及金属贴片等的加电，以使相应位置的二维电调材料处于激发态或基态，能够实现全角度波束扫描，波束扫描角度大、灵活性高。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种基于二维电调材料的可编码四波束天线、超表面模块及复合天线结构。

背景技术

太赫兹技术是一个快速发展的领域，应用非常广泛，包括图像扫描、宽带无线通信以及一些军事应用。对太赫兹波的人为操纵是该技术的核心，而方向图可重构天线即为控制太赫兹波的常用方法之一。实现太赫兹天线的大角度波束扫描乃至全角波束扫描仍然是太赫兹技术领域亟待解决的关键问题。

现有技术中在微波电路中增加有源元件，例如PIN二极管或变容二极管，即可实现对电路状态的调控，进而使天线形成不同的波束扫描状态。然而，传统的二极管器件在高频会产生性能劣化，这已经成为高频电子器件发展的一个瓶颈。因此，全角波束扫描太赫兹天线的实现需要另辟途径。

在上述背景下，一些具有优异高频性能的二维电调材料映入眼帘，一方面解决了传统二极管在高频性能劣化的问题，另一方面也弥补了传统金属材料在太赫兹频段的严重趋肤效应。这里所指的二维电调材料包括但不限于石墨烯、液晶、铁电材料等。

现有技术中出现了多种基于上述材料的天线，但是现有的基于二维电调材料的天线，其全角波束扫描能力仍然不足，因此研究全角波束扫描太赫兹天线，实现对太赫兹波束的灵活操控十分有必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种全角度控制灵活的基于二维电调材料的可编码四波束天线。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种基于二维电调材料的可编码四波束天线，其特征在于：包括位于最上层的电调层，所述电调层覆盖在第一绝缘层的上表面，所述第一绝缘层的下表面设置有第一介质板，所述第一介质板的下表面设置有第二介质板，所述第一介质板与第二介质板之间设置有若干个金属贴片。

进一步的技术方案在于：所述电调层包括四块呈圆周状排列的第一电调模块，所述第一电调模块包括第一二维电调材料板，每块所述第一二维电调材料板的中部间隔的设置有两条第一金属线，所述第一电调模块围成的结构的内部设置有第二电调模块，所述第二电调模块包括位于中心的激励源，所述激励源上呈十字交叉的设置有四个第二二维电调材料板，每个第二二维电调材料板上沿其长度方向设置有一条第二金属线，所述第二金属线指向对应侧的两条第一金属线之间的第一电调材料板；天线工作时，电磁信号由激励源处馈入，通过第一金属线、第二金属线和金属贴片向第一二维电调材料板和第二二维电调材料板提供一定的电场偏置，以使相应位置的二维电调材料处于激发态或基态。

优选的：所述第一绝缘层的制作材料为二氧化硅；所述第一介质板为掺杂硅片；所述金属贴片的形状为正方形；所述第二介质板用于结构支撑，使用介电常数较低的泡沫材料制作；所述二维电调材料板使用石墨烯、液晶或铁电材料制作。

本发明还公开了一种基于二维电调材料的超表面模块，其特征在于：包括金属谐振层，所述金属谐振层覆盖在第三二维电调材料板的上表面，所述第三二维电调材料板的下侧设置有第二绝缘层，所述第二绝缘层的下表面设置有第三介质板，所述第三介质板的下表面设置有第四介质板，所述第三介质板与第四介质板之间的前侧和后侧分别设置有一条第三金属线。