本实用新型专利技术提供了一种阵列天线，包括：阵列排布的多个辐射元；设置在该多个辐射元的辐射口边缘且与该多个辐射元相接的网状反射层；以及设置在该多个辐射元上的超材料层，该超材料层上具有与该多个辐射元相对应的多个导电几何结构，每个导电几何结构包括两个对置的第一字形部分和两个对置的第二字形部分，每个字形部分包括横向区段、从该横向区段的中间位置向上延伸的纵向区段以及从该横向区段的两端向内侧上方延伸的斜交区段，其中该两个第一字形部分和该两个第二字形部分的纵向区段相交以构成该导电几何结构。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及微波通信领域，尤其涉及一种阵列天线。
技术介绍
阵列天线是微波通信领域常用的器件。但是现有阵列天线组阵过程中客观存在的 互耦效应的问题，一直困扰着技术人员。现在国内外的许多学者都对互耦问题进行研究，提 出了一些修正和补偿的方法。现在的方法大多是采用借助于诸如距量法、时域有限差分方 法、有限元法等电磁场数值方法，对阵列天线计算分析，然后进行幅度和相位的补偿，以减 小互耦效应。但是这种方法涉及复杂的电流，电荷与电磁场之间复杂的关系。还有另外一 种比较传统的方法就是利用一些周期性金属结构，如EBG(电子带隙结构）、DGS (缺地陷结 构）、以及引入耦合单元，都能在一定的程度上能改善天线阵列单元间的互耦。但是这种方 法的结构形式过于单一，单元尺寸较大，要求有足够的空间。 因此，本领域需要一种改善的阵列天线。
技术实现思路
为了克服上述缺陷，本技术旨在提供一种新型的阵列天线。 根据本技术的一方面，提供了一种阵列天线，包括： 阵列排布的多个辐射元； 设置在该多个辐射元的辐射口边缘且与该多个辐射元相接的网状反射层；以及 设置在该多个辐射元上的超材料层，该超材料层上具有与该多个辐射元相对应的 多个导电几何结构，每个导电几何结构包括两个对置的第一字形部分和两个对置的第二字 形部分，每个字形部分包括横向区段、从该横向区段的中间位置向上延伸的纵向区段以及 从该横向区段的两端向内侧上方延伸的斜交区段，其中该两个第一字形部分和该两个第 二字形部分的纵向区段相交以构成该导电几何结构。 在一实例中，该横向区段、该纵向区段和该斜交区段由金属线构成。 在一实例中，该第一字形部分的纵向区段的长度与该第二字形部分的纵向区段的 长度不相等。 在一实例中，该第一字形部分的横向区段的长度为〇.4mm、纵向区段的长度为 0. 55mm、以及斜交区段的长度为0. 35mm，该第二字形部分的横向区段的长度为0. 35mm、纵 向区段的长度为0. 4mm、以及斜交区段的长度为0. 3mm，并且该第一字形部分和该第二字形 部分的各区段的宽度皆为〇· Imm0 在一实例中，该超材料层包括基板以及位于该基板的至少一面上的导电几何结构 层，该导电几何结构层包括与该多个辐射元相对应的该多个导电几何结构。 在一实例中，该超材料层包括基板以及分别位于该基板的两面上的两层导电几何 结构层，每一导电几何结构层包括与该多个辐射元相对应的该多个导电几何结构。 在一实例中，与每个辐射元相对应的导电几何结构位于该辐射元的正上方。 在一实例中，该辐射元为波导喇叭。 在一实例中，该阵列天线还包括位于该网状反射层与该超材料层之间的介电层。 在一实例中，该网状反射层为网状金属板。 在本技术中，通过在辐射元的前面设置各向异性的超材料，利用周期性排布 的人造微结构调节天线辐射的近场分布，引导传播方向，对表面波进行调节，从而调制辐射 元与辐射元间的互耦效应，最终改变口径场的幅相分布。如本技术中经过设计的人造 微结构可以间接等效为很多电容电感，从而对阵列天线进行匹配，最终达到提高阵列天线 增益和改善互耦的目的。【附图说明】 在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，更能够更好地理解本实 用新型的上述特征和优点。 图1是示出了根据本技术的一方面的阵列天线的立体示意图； 图2是示出了图1中的阵列天线的局部放大图； 图3A和3B分别是示出了包括导电几何结构的超材料层的局部的俯视图和侧视 图； 图4示出了该阵列天线的辐射口分布图； 图5A-5E是示出了图4中的阵列天线的耦合性能的仿真图。 为清楚起见，以下给出附图标记的简要说明： 100 :阵列天线110 :辐射元120 :网状反射层130 :介电层 140、200 :超材料层210 :基板220、230 :导电几何结构 221 :第一字形部分222 :第二字形部分 221a、222a :横向区段221b、222b :纵向区段221c、222c :斜交区段【具体实施方式】 以下结合附图和具体实施例对本技术作详细描述。注意，以下结合附图和具 体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本技术的保护范围进行任何 限制。 超材料由介质基板和设置在基板上的人造微结构组成，可以提供各种普通材料不 具有的特性。人造微结构对外加电场和磁场具有电响应和磁响应，从而表现出等效介电常 数和等效磁导率。而且，人造微结构的等效介电常数和等效磁导率可通过设计人造微结构 的几何尺寸参数来人为地控制。例如，通过设计每个人造微结构的图案和/或尺寸并将人 造微结构按一定规律排布，使得材料整体的电磁参数呈一定规律排布。规律排布的电磁参 数使得超材料对电磁波具有宏观上的响应，例如，汇聚电磁波、发散电磁波、吸收电磁波等。 实践中，一般根据天线的空间辐射特性，计算出超材料层上每个位置处所需要的电磁参数， 进而通过仿真软件反向计算出该处人造微结构的几何参数。 图1是示出了根据本技术的一方面的阵列天线100的立体示意图，以及图2 是示出了该阵列天线100的局部放大图。如图所示，阵列天线100包括多个辐射元110以及 设置在这些辐射元110的辐射口边缘且与这些辐射元110相接的网状反射层120。例如，该 网状反射层120可以是网状金属板。这些辐射元110呈阵列排布，构成辐射元阵列，以作为 阵列天线的基本元件。相应地，在该网状金属板上可排列有多个开口，开口的形状大小与辐 射元110的辐射口的形状大小相一致。网状金属板设置在阵列排布的辐射元110的辐射口 边缘，使得各辐射元Iio的辐射口恰好与网状金属板上的开口对接。每个辐射元Iio可以 是波导喇叭，以辐射电磁波信号。以此方式，由于在辐射元110的辐射口周围有网状反射层 120的存在，使得从辐射口辐射出的电磁波仅存在于网状反射层上方，即仅向前方辐射而不 会辐射到相反方向的区域。在网状反射层120上方可设有介电层130。 在这多个辐射元110之上，例如在介电层130上方设置有一超材料层140。该超材 料层140上具有与多个辐射元110相对应的多个导电几何结构，且每个导电几何结构由四 个字形部分构成。即，对于每一个辐射元110,在超材料层140上对应该辐射元110的位置 处具有相应的导电几何结构。即，与每个辐射元110相对应的导电几何结构位于该导电几 何结构的正上方。本专利技术中的导电几何结构是由金属或非金属的导电材料构成的人造微结 构。 图3A和3B分别是示出了包括导电几何结构的超材料层200的局部的俯视图和侧 视图。这里的超材料层200可对应于图1和图2中的超材料层140,并且图3A和图3B只是 示出了超材料层200的与一个辐射元110相对应的部分。 超材料层200可包括基板21当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种阵列天线，其特征在于，包括：阵列排布的多个辐射元；设置在所述多个辐射元的辐射口边缘且与所述多个辐射元相接的网状反射层；以及设置在所述多个辐射元上的超材料层，所述超材料层上具有与所述多个辐射元相对应的多个导电几何结构，每个导电几何结构包括两个对置的第一字形部分和两个对置的第二字形部分，每个字形部分包括横向区段、从所述横向区段的中间位置向上延伸的纵向区段以及从所述横向区段的两端向内侧上方延伸的斜交区段，其中所述两个第一字形部分和所述两个第二字形部分的纵向区段相交以构成所述导电几何结构。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：深圳光启高等理工研究院，
类型：新型
国别省市：广东;44
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