The invention discloses a scroll-type multi-layer super-surface array antenna, which consists of an array phase plate arranged by more than two phase-shifting units. The phase-shifting unit comprises an upper surface of the upper dielectric layer connected up and down, a connecting surface between the upper dielectric layer and the lower dielectric layer, and a bottom surface of the lower dielectric layer with metal patches. The patch consists of an outer ring and an inner ring. The array phase plate is divided into the first quadrant and the eighth quadrant counterclockwise. The inner radius of the outer ring of the metal patch in each quadrant is the same, and the inner radius of the outer ring decreases in turn with the first quadrant to the eighth quadrant. The invention has very superior transmission effect of incident wave, transmission efficiency can reach more than 70%, and has good energy transmission efficiency. In addition, the invention has simple structure, high utilization ratio of unit area of phase shifting unit, and has the advantages of simple manufacturing process and low cost.
【技术实现步骤摘要】
一种涡旋型的多层超表面阵列天线
本专利技术涉及一种涡旋型的多层超表面阵列天线,属于通信领域。
技术介绍
电磁波的角动量包含自旋角动量和轨道角动量。轨道角动量(OAM)作为物理学一个重要物理量,自1992年被Allen等人证实后迅速推动了非线性光学、量子光学、原子光学和天文学等多个学科的新发展。与自旋角动量不同,轨道角动量与螺旋形相位波前联系在一起,理论上可取值无穷且彼此正交。携带轨道角动量的电磁波与普通平面波不同,它的波束中心强度为零,相位波前呈现螺旋状的特性,也被称为涡旋电磁波。涡旋电磁波以模态数m来表示其相位波前的旋转程度,理论上涡旋电磁波的模态数m有无限多个,且不同模态之间具有正交性,利用涡旋电磁波的这一特性,可以极大地提高通信系统的频谱利用率和通信容量。目前用天线阵列设计来产生涡旋波束将是一种比较可行的方法,阵列天线是一类通过调控各阵列单元辐射强度、相位延迟来进行波束扫描的阵列天线,具有探测距离远、调节速度快等优点。中国专利申请公布号CN107706518A公开了一种螺旋形涡旋电磁波天线阵,包括:螺旋形结构的天线阵、天线阵馈电网络。其特征主要在于:螺旋形结构的天线阵采用螺旋形结构的介质集成波导天线作为天线单元,以单元自身的相位差形成涡旋电磁波。天线馈电网络模块采用三个一分二功分对螺旋形结构的天线阵进行等幅同相馈电。该技术方案可以通过螺旋结构的单元结构实现各个单元之间的相位差以形成涡旋电磁波,但该技术方案需要精确的将单元结构排列成螺旋状,使得其生产制造比较麻烦;而且电磁波波束会有较大的扩散效果,这一扩散效果导致了天线波束增益的降低,降低了电磁波的涡旋 ...
【技术保护点】
1.一种涡旋型的多层超表面阵列天线,其特征在于:该阵列天线由两个以上移相单元(15)排列组成的阵列相位板(6);所述移相单元(15)包括包括上下连接的上介电层(1)和下介质层(2),所述上介质层(1)和下介质层(2)均为边长为3mm正方形;所述上介质层(1)的上表面、上介质层(1)与下介质层(2)的连接面、下介质层(2)的底面均设有金属贴片(3);所述的金属贴片(3)由外圆环(4)和内圆环(5)组成,外圆环(4)、内圆环(5)的圆心与正方形的中心重合;所述外圆环(4)的外圆与正方形相切;所述的阵列相位板(6)按逆时针划分有第一象限(7)、第二象限(8)、第三象限(9)、第四象限(10)、第五象限(11)、第六象限(12)、第七象限(13)和第八象限(14),每个象限内金属贴片(3)的外圆环(4)的内半径相同,且外圆环(4)的内半径随第一象限(7)至第八象限(14)依次减小。
【技术特征摘要】
1.一种涡旋型的多层超表面阵列天线,其特征在于:该阵列天线由两个以上移相单元(15)排列组成的阵列相位板(6);所述移相单元(15)包括包括上下连接的上介电层(1)和下介质层(2),所述上介质层(1)和下介质层(2)均为边长为3mm正方形;所述上介质层(1)的上表面、上介质层(1)与下介质层(2)的连接面、下介质层(2)的底面均设有金属贴片(3);所述的金属贴片(3)由外圆环(4)和内圆环(5)组成,外圆环(4)、内圆环(5)的圆心与正方形的中心重合;所述外圆环(4)的外圆与正方形相切;所述的阵列相位板(6)按逆时针划分有第一象限(7)、第二象限(8)、第三象限(9)、第四象限(10)、第五象限(11)、第六象限(12)、第七象限(13)和第八象限(14),每个象限内金属贴片(3)的外圆环(4)的内半径相同,且外圆环(4)的内半径随第一象限(7)至第八象限(14)依次减小。2.根据权利要求1所述的涡旋型的多层超表面阵列天线,其特征在于:所述的阵列天线为正方形,由6×6个移相单元组成。3.根据权利要求2所述的涡旋型的多层超表面阵列天线,其特征在于:所述第一象限(7)、第三象限(9)、第五象限(11)和第七象限(13)中的移相单元的数量相等;所述第二象限(8)、第四象限(10)、第六象限(12)和第八象限(14)中的移相单元...
【专利技术属性】
技术研发人员:徐弼军,孙志超,闫梦瑶,童鑫,
申请(专利权)人:浙江科技学院,
类型:发明
国别省市:浙江,33
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