[发明专利]一种幅度和相位同时独立调控的折叠透射超表面天线

说明书

本发明属于无线通信技术领域，公开了一种幅度和相位同时独立调控的折叠透射超表面天线，包括透射超表面和反射超表面，所述透射超表面和反射超表面相对设置；所述透射超表面包括二层相互正交的极化光栅、二层Rogers RO4003C介质板和多个金属辐射单元，二层相互正交的极化光栅分别在二层Rogers RO4003C介质板的上下表面，所述金属辐射单元在二层Rogers RO4003C介质板的中间；所述反射超表面包括多个金属单元、一层Rogers RO4003C介质板和一层金属地；所述金属单元在Rogers RO4003C介质板的上表面，所述金属地在Rogers RO4003C介质板的下表面。本发明的折叠透射超表面天线具有幅度相位同时独立调控、低副瓣、低轮廓、易于制造、设计简单等特点。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种幅度和相位同时独立调控的折叠透射超表面天线。

背景技术

随着微波无线通信技术和微波雷达的发展，透射阵列天线在各种应用中也受到了极大的兴趣，如无线通信、卫星通信和跟踪、汽车雷达、成像等。在过去的二十年里，超材料和超表面作为一种人工周期结构，已被广泛地应用于设计波的传播特性。然而，由于馈源和阵列天线之间还存在较大的空间，阵列天线仍然很难实现一个非常低的轮廓。为了解决这一问题，设计了折叠透射阵列天线，它能把天线整体结构降低2/3的高度，而折叠反射阵列天线只能降低1/2的高度；则折叠透射阵列天线能更有效降低天线整体高度，从而实现一个非常低的轮廓。极化光栅作为折叠透射天线设计的关键部件，由两个正交偏振网格组成，可以高效地实现极化选择。为了实现对超表面散射场的完全控制，必须将亚波长共振粒子设计成提供所有可能的透射/反射相位和幅度的组合。如果表面为反射型，则只能控制反射幅度和相位；然而，如果表面是透射型的，那么问题就更复杂了，因为复杂的透射率和反射率都必须同时被操纵。在目前很少有实现独立反射/透射幅度和相位同时控制的解决方案。

幅度和相位调控的实现方法有多种，例如，在单元的位置上添加电阻/集总元件；或增加多层谐振型结构来实现幅度和相位的调控。然而，加载电阻/集总元件和利用多层谐振型结构的方式都会使超表面的结构复杂，设计和加工困难，且电阻/集总元件和单元格相比具有固定的大小，难以调节；多层谐振型结构的工作带宽一般较窄，难以实现对电磁波的宽带调控。为了克服上述天线带来的问题，低轮廓、低副瓣、幅度调控和相位调控的反射和透射超表面、折叠反射和透射超表面成为了近几年的研究热点。

发明内容

本发明目的在于提供一种幅度和相位同时独立调控的折叠透射超表面天线,以解决上述的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的一种幅度和相位同时独立调控的折叠透射超表面天线的具体技术方案如下：

一种幅度和相位同时独立调控的折叠透射超表面天线，包括透射超表面和反射超表面，所述透射超表面和反射超表面相对设置；所述透射超表面包括二层相互正交的极化光栅、二层Rogers RO4003C介质板和多个金属辐射单元，二层相互正交的极化光栅分别在二层Rogers RO4003C介质板的上下表面，所述金属辐射单元在二层Rogers RO4003C介质板的中间；所述反射超表面包括多个金属单元、一层Rogers RO4003C介质板和一层金属地；所述金属单元在Rogers RO4003C介质板的上表面，所述金属地在Rogers RO4003C介质板的下表面。

进一步的，包括喇叭馈源，所述喇叭馈源嵌入在反射超表面的中间。

进一步的，所述极化光栅包括一个x极化光栅和一个y极化光栅，所述x极化光栅设置在Rogers RO4003C介质板的上表面，所述y极化光栅设置在Rogers RO4003C介质板的下表面。

进一步的，每个所述金属辐射单元是一个开口谐振环。

进一步的，所述金属单元包括一个向左上角开口的第一V型结构和一个向右下角开口的第二V型结构，所述第一V型结构和第二V型结构开口相对。