[发明专利]一种采用多层FSS的透射波束调控方法

摘要

本发明公开一种采用多层FSS的透射波束调控方法，其步骤为：(1)构造多层小型化频率选择表面单元；(2)确定频率选择表面各单元尺寸；(3)组成多层频率选择表面FSS；(4)构建不同俯仰角的多层频率选择表面FSS；(5)构建不同方位角的多层频率选择表面FSS；(6)组成传输阵天线；(7)更换多层频率选择表面FSS。本发明可以有效地实现发射天线的大角度波束调控，同时可以很好地实现发射天线的高增益效果。

主权项

1.一种采用多层FSS的透射波束调控方法，包括步骤如下：(1)构造多层小型化频率选择表面单元：由三层方形金属贴片和两层方形金属环沿垂直方向组成多层小型化频率选择表面单元，每层方形金属贴片与每层方形金属环采用间隔排列的方式；(2)确定频率选择表面各单元尺寸：(2a)对不同尺寸的多层小型化频率选择表面单元进行仿真，得到每个不同尺寸多层小型化频率选择表面单元的传输相位，将传输相位整理为一个相位与尺寸对应的关系表；(2b)利用单元辐射场公式，计算每个多层小型化频率选择表面单元的待补偿传输相位；所述的单元辐射场公式如下：其中，表示多层小型化频率选择表面单元位置的辐射强度，表示任意方向矢量，M表示多层频率选择表面FSS总的行数，∑表示求和操作，m表示多层频率选择表面FSS的第m行，N表示多层频率选择表面FSS总的列数，n表示多层频率选择表面FSS的第n列，F(·)表示馈源的辐射方向图，表示第m行第n列的多层小型化频率选择表面单元的位置矢量，表示馈源位置矢量，A(·)表示多层小型化频率选择表面单元的辐射方向图，为透射波主波束方向，exp{·}表示以e为底数的指数函数，j表示虚数单位，k₀表示波矢量，|·|表示绝对值，φ_C是每个多层小型化频率选择表面单元的补偿相位；(2c)从关系表中，查找每个待补偿传输相位所对应的多层小型化频率选择表面单元的尺寸；(3)组成多层频率选择表面FSS：将多层小型化频率选择表面单元按照M×N排布成阵列，组成多层频率选择表面FSS；(4)构建不同俯仰角的多层频率选择表面FSS：(4a)从关系表中，查找0°、30°、45°、60°四个俯仰角分别对应的多层频率选择表面FSS的各位置单元的尺寸；(4b)由查找出的各位置单元尺寸，制作组成多层频率选择表面FSS阵列的各位置所对应的多层小型化频率选择表面单元；(4c)将多层小型化频率选择表面单元按照M×N排布成阵列，分别构建四个俯仰角所对应的多层频率选择表面FSS；(5)构建不同方位角的多层频率选择表面FSS：(5a)从关系表中查找30°俯仰角时，30°、45°、60°三个方位角分别对应的多层频率选择表面FSS的各位置单元的尺寸；(5b)由查找出30°俯仰角时的各位置单元尺寸，制作组成多层频率选择表面FSS阵列的各位置所对应的多层小型化频率选择表面单元；(5c)将多层小型化频率选择表面单元按照M×N排布成阵列，分别构建三个方位角所对应的多层频率选择表面FSS；(6)组成传输阵天线：(6a)用X波段喇叭天线作为馈源；(6b)将0°俯仰角所对应的多层频率选择表面FSS放置在馈源的中心轴向处；(7)更换多层频率选择表面FSS：(7a)由30°、45°、60°三个俯仰角对应的多层频率选择表面FSS，分别替换0°俯仰角所对应的多层频率选择表面FSS，产生30°、45°、60°三个俯仰角的透射波；(7b)由30°、45°、60°三个方位角对应的多层频率选择表面FSS，分别替换0°俯仰角所对应的多层频率选择表面FSS，产生30°、45°、60°三个方位角的透射波。