惠更斯表面及基于惠更斯表面的新型喇叭天线的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种惠更斯表面及基于惠更斯表面的新型喇叭天线的控制方法，这种天线将各向异性惠更斯人工表面置于传统线极化喇叭天线口面上，惠更斯表面由大量各向异性惠更斯单元组成，通过设计单元的结构尺寸，使得喇叭天线口面场的各个分量的相位发生改变，最终喇叭天线的辐射波束被偏折并沿着设计好的方向发射；同时主波束的极化形式也按照设计的方式发生改变。另一方面，通过旋转喇叭天线或者惠更斯表面，辐射波束的指向和极化形式将会随之发生改变，实现机械式的波束扫描和极化重构。本发明专利技术的新型喇叭天线可直接用于雷达探测、基站通信和卫星通信系统中。

Huygens surface and control method of new horn antenna based on Huygens surface

The invention discloses a control method of a new type of Huygens surface and the horn antenna of the Huygens surface based on the anisotropic Huygens surface artificial antenna placed on the traditional linear polarized horn antenna aperture on the Huygens surface consists of a large number of anisotropic Huyghens unit, design unit through the structure size, phase components of the horn antenna aperture field the change of radiation beam final horn antenna being deflected and emitted along the design good direction; at the same time polarization form the main beam in accordance with the design changes the way. On the other hand, by rotating the horn antenna or Huygens surface, the direction and polarization form of the radiation beam will change accordingly, and the mechanical beam scanning and polarization reconstruction can be realized. The new horn antenna can be directly used in radar detection, base station communication and satellite communication system.

【技术实现步骤摘要】
惠更斯表面及基于惠更斯表面的新型喇叭天线的控制方法
本专利技术涉及人工表面电磁媒介以及无线通信电子器件，特别是涉及一种惠更斯表面及基于惠更斯表面的新型喇叭天线的控制方法。
技术介绍
2013年，美国密歇根大学的A.Grbic教授在物理评论快报(Phys.Rev.Lett.)上提出人工惠更斯表面，随后几年，这种人工表面获得广泛关注。目前，对惠更斯表面的利用存在以下几个方面：利用惠更斯表面实现了对透射波极化方式的控制，但没有对相位进行调控；利用惠更斯表面对透射相位进行了调控，但没有对极化方式进行调控；另外，有人虽然实现了对相位和极化方式的同时调控，但设计方法是基于弗洛凯理论，并且基于平面波入射的条件进行设计。
技术实现思路
专利技术目的：为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种惠更斯表面及基于惠更斯表面的新型喇叭天线的控制方法。技术方案：一种惠更斯表面，包括介质基板和按相位分布排列在介质基板上的若干不同尺寸的惠更斯单元结构，该惠更斯单元结构包括依次设置的第一金属外层、第一介质层、中间金属层、第二介质层和第二金属外层；其中，第一金属外层、第二金属外层和中间金属层均包括两个正交的工字型金属片，金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种惠更斯表面，其特征在于：包括介质基板和按相位分布排列在介质基板上的若干不同尺寸的惠更斯单元结构，该惠更斯单元结构包括依次设置的第一金属外层、第一介质层、中间金属层、第二介质层和第二金属外层；其中，第一金属外层、第二金属外层和中间金属层均包括两个正交的工字型金属片，金属片的宽度相同；第一金属外层和第二金属外层的正工字型金属片的两个横梁的长度小于横工字型金属片的两个横梁的长度；中间金属层的正工字型金属片的两个横梁的长度大于横工字型金属片的两个横梁的长度；当线极化电磁波照射惠更斯单元结构时，第一金属外层和第二金属外层分别与中间金属层构成电流回路，由于两个回路在中间金属层感应电流方向相反，相互抵消...

【技术特征摘要】
1.一种惠更斯表面，其特征在于：包括介质基板和按相位分布排列在介质基板上的若干不同尺寸的惠更斯单元结构，该惠更斯单元结构包括依次设置的第一金属外层、第一介质层、中间金属层、第二介质层和第二金属外层；其中，第一金属外层、第二金属外层和中间金属层均包括两个正交的工字型金属片，金属片的宽度相同；第一金属外层和第二金属外层的正工字型金属片的两个横梁的长度小于横工字型金属片的两个横梁的长度；中间金属层的正工字型金属片的两个横梁的长度大于横工字型金属片的两个横梁的长度；当线极化电磁波照射惠更斯单元结构时，第一金属外层和第二金属外层分别与中间金属层构成电流回路，由于两个回路在中间金属层感应电流方向相反，相互抵消，使得第一金属外层和第二金属外层构成一个电流回路。2.根据权利要求1所述的一种惠更斯表面，其特征在于：所述惠更斯表面的厚度只有辐射波长的十五分之一。3.一种设计权利要求1所述惠更斯表面的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)设计惠更斯单元结构；(2)建立惠更斯单元结构的数据库；(3)构建惠更斯表面。4.根据权利要求3所述的一种设计惠更斯表面的方法，其特征在于，所述步骤(1)包括：(1)设计第一金属外层、第二金属外层以及中间金属层尺寸结构；(2)设计第一介质层和第二介质层的尺寸结构；(3)按照由下向上分别为第一金属外层、第一介质层、中间金属层、第二介质层以及第二金属外层的结构顺序构成惠更斯表面单元结构。5.根据权利要求4所述的一种设计惠更斯表面的方法，其特征在于，所述步骤(2)包括：(21)通过调节第一金属外层和第二金属外层结构，设计磁响应；通过调节中间金属层结构，设计电响应；得到N个不同尺寸的惠更斯单元结构；(22)对得到的N个不同尺寸的惠更斯单元结构进行仿真，得到N个不同尺寸的惠更斯单元结构对应的透射系数和反射系数，其中，透射系数包括透射系数的幅度和透射系数的相位，反射系数包括反射系数的幅度和反射系数的相位，进而得到包含N组透射系数和反射系数的惠更斯单...

【专利技术属性】
技术研发人员：万向，张磊，崔铁军，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32