[实用新型]基于极化转换超表面的单层全向圆极化透射阵列天线

权利要求书

1.一种基于极化转换超表面的单层全向圆极化透射阵列天线，其特征在于：包括圆柱形极化转换阵列(1)和双锥天线，所述圆柱形极化转换阵列(1)包括圆柱形的介质筒，所述介质筒上形成有若干个周期排列的透射极化转换超表面单元，所述双锥天线位于所述介质筒内，用于为所述圆柱形极化转换阵列馈电；所述双锥天线为全方向性天线，辐射的全向线极化波经过所述圆柱形极化转换阵列后转换成全向左旋圆极化波；所述双锥天线包括平面双锥天线(2)以及立体双锥天线(3)；

所述透射极化转换超表面单元由里到外包括第一金属层(11)、第一介质层(12)和第二金属层(13)，所述第一金属层(11)与第二金属层(13)的形状一致，所述第一金属层(11)包括金属方框(111)，所述金属方框(111)内沿其对角线方向设置有两个加载结构，所述加载结构包括将所述金属方框(111)的一个内角包围的金属圆弧(112)，沿所述金属圆弧(112)的中线方向形成有金属加载箭头(113)，两个金属加载箭头(113)相对设置，沿所述金属圆弧(112)的中线方向将其与所述金属方框(111)围成的结构分为对称的两半，其中的一半形成有金属填充(114)，两个所述加载结构内金属填充(114)的位置不同。

2.如权利要求1所述的基于极化转换超表面的单层全向圆极化透射阵列天线，其特征在于：所述金属方框(111)的边长为a₁，所述第一介质层(12)的边长为q，所述a₁的值小于所述q的值。

3.如权利要求2所述的基于极化转换超表面的单层全向圆极化透射阵列天线，其特征在于：所述金属圆弧(112)的半径为r₁，所述金属加载箭头(113)包括倾斜部、水平部以及竖直部，所述倾斜部的一端与所述金属圆弧的外周连接，所述倾斜部的另一端分为与所述水平部以及竖直部的一端连接，所述水平部与所述竖直部的长度相等为a₂。

4.如权利要求3所述的基于极化转换超表面的单层全向圆极化透射阵列天线，其特征在于：所述圆柱形极化转换阵列(1)的半径为4.75mm，高度为8mm，极化转换超表面单元的数量为64；所述金属方框(111)的长度a₁＝1.5mm，金属圆弧(112)的半径r₁＝0.25mm，箭头水平部的长度a₂＝0.2mm，第一介质层(12)的厚度为0.25mm，长度q＝λ/2，其中λ为在工作频率为90GHz时真空中的波长。

5.如权利要求1所述的基于极化转换超表面的单层全向圆极化透射阵列天线，其特征在于：所述平面双锥天线包括底部金属层(21)、第二介质层(22)以及顶部金属层(23)，所述底部金属层(21)包括等效为偶极子的两个反向梯形，所述顶部金属层(23)包括等效为偶极子天线双臂的两个反向梯形，在连接边缘的梯形中间设置有用于对天线馈电的微带线(25)，所述底部金属层(21)与所述顶部金属层(23)之间通过金属通孔(24)进行互联。

6.如权利要求5所述的基于极化转换超表面的单层全向圆极化透射阵列天线，其特征在于：所述底部金属层(21)包括第一梯形(211)和第二梯形(212)，所述第一梯形(211)和第二梯形(212)的短边相对设置，且两者之间保持有距离，所述第一梯形(211)和第二梯形(212)的长边位于外侧。

7.如权利要求6所述的基于极化转换超表面的单层全向圆极化透射阵列天线，其特征在于：所述顶部金属层(23)包括第三梯形(231)、第四梯形(232)以及第五梯形(233)，所述第三梯形与所述第一梯形相对设置，且两者的形状相同，所述第四梯形与所述第五梯形之间形成有间隙，微带线的一端与所述第三梯形的短边连接，微带线的另一端延伸到第四梯形与所述第五梯形之间形成的间隙内。

8.如权利要求7所述的基于极化转换超表面的单层全向圆极化透射阵列天线，其特征在于：所述顶部金属层(23)和底部金属层(21)中梯形长边长为0.5mm，短边长为0.3mm，第二介质层(22)的长度为0.9mm，宽度为0.6mm，金属通孔(24)的半径为0.01，相邻的金属通孔(24)的间距为0.08mm，微带线(25)的宽度为0.02mm。