[发明专利]一种基于零折射率超表面微带阵列天线装置

说明书

本申请公开了一种基于零折射率超表面微带阵列天线装置，所述微带阵列天线装置由N×M个天线单元组成，所述微带阵列天线装置采用两层阵列结构。单个天线单元上层是基于零折射率超表面天线罩，上层天线罩是由C×D个相同的双矩形框组成，下层是源天线，源天线是由微带贴片天线组成，这款天线将微带天线与超表面结合，达到增益提高的效果，而且总体剖面较低，工作带宽较宽，适合多种场景下的应用。

技术领域

本申请涉及天线技术领域，具体涉及基于零折射率超表面微带阵列天线装置。

背景技术

随着微波技术的不断发展，电子产品愈发趋于小型化，功能多样化，而电池供电能力发展缓慢，对移动设备的电力保障不能达到要求，所以利用电磁微波进行远程能量传输是一种新兴的电子设备供电模式。

通过电磁微波传输能量时，涉及到天线。天线从本质上讲是导行波与自由空间波的换能器件，换能是指将传输线上的导行波转化为能够在自由空间里传输的电磁波及其相反的过程。作为信号的发射与接收所必需的硬件装置，远程无线充电对天线有着很高的要求，其中一项指标就是对天线增益的提高，而目前提高天线增益的方法主要是应用阵列天线，对于阵列天线，传统提高增益的方法是通过相控阵的方式实现对出射波相位的控制，从而集中方向图的波束，达到主方向增益增加的效果。

而这种办法需要的阵列体积较大不适合设备的小型化，而且移相器与功分器等设备的使用不仅成本很高而且增加了馈电系统的复杂性。

本申请提出了一种基于零折射率超表面微带阵列天线装置，实现了集中方向图的波束，达到主方向增益增加的效果，从而提升空间波换能的性能。

发明内容

本申请提出了一种基于零折射率超表面微带阵列天线装置，实现天线主方向的的高增益，天线换能就是指将传输线上的导行波转化为能够在自由空间里传输的电磁波及其相反的过程，作为信号的发射与接收所必需的硬件装置，微波远程输能需要更高增益的天线，在主方向上需要实现更好的换能效率。

为实现上述目的，本申请提供了如下方案：一种基于零折射率超表面微带阵列天线装置，

所述微带阵列天线装置由N×M个天线单元组成，所述微带阵列天线装置采用两层阵列结构。

优选的，所述天线单元由A×B个阵列天线单元组成；所述阵列天线单元由上层天线罩单元和下层源天线单元组成。

优选的，所述天线罩单元由基于零折射率超表面天线罩组成；所述源天线单元是由微带贴片天线组成。

优选的，所述基于零折射率超表面天线罩是由C×D个相同的双矩形框组成。

优选的，所述基于零折射率超表面天线罩上方的介质板为FR4，源天线中介质板是Rogers RT/duroid 5880。

优选的，在所述微带贴片天线上进行开槽与切角处理。

优选的，所述微带贴片天线采用同轴馈电法控制天线谐振。

优选的，所述天线罩单元和所述源天线单元之间保持有预设距离。

本申请的有益效果为：

本申请提出了一种基于零折射率超表面微带阵列天线装置，通过天线将微带天线与超表面结合，达到主方向增益提高的效果，提升空间波换能的性能，而且总体剖面较低，工作带宽较宽，适合多种场景下的应用。

为了进一步增加天线的增益，我们用组阵的方法来进一步控制波束。因为单单元采用了零折射率超表面，形成的方向图本身较好，不需对组阵的相位进行进一步的调节，让所有阵元馈电点相位相同即可，省去了移相器。

附图说明