一种相位梯度超表面天线制造技术

本实用新型专利技术公开了一种相位梯度超表面天线，包括多个并列设置的馈源和阵列天线组件，所述馈源用于为所述阵列天线组件提供空间照射源并接收所述阵列天线组件的散射电磁波；其特征在于：所述阵列天线组件包括三个贴片单元，三个贴片单元成线性排列，位于外侧的两个贴片单元的外端预留端口连接有PIN二极管电，位于外侧的两个贴片单元的与内侧的贴片单元通过变容二极管电连接；每个PIN二极管都与一用于控制二极管通断的PIN偏置电路接通；每个变容二极管都与一用于控制变容二极管电容值的变容偏置电路接通。实现对电磁波的聚焦。通过偏馈的喇叭，将其辐射的球面波经超表面反射得到了平面波，很大程度上提高了天线的增益。

【技术实现步骤摘要】
一种相位梯度超表面天线
本技术涉及通信、导航、测控、雷达测控等天线测控领域中的一种相位梯度超表面天线。
技术介绍
超表面由于可在亚波长维度上实现对电磁波幅度、相位、极化等特性的灵活控制，因此可以应用于波束调控、极化调制、低RCS天线等领域。相位梯度超表面设计的关键是设计满足相移要求的单元。反射相位的调控是通过调节贴片的长度来实现的，在仿真软件中，通常在x和y方向上分别设置unitcell边界条件以模拟无限边界条件。根据广义Snell反射定律，相位梯度超表面可在其表面形成额外的平行波矢分量，从而对电磁波的反射进行调控。如果构成反射超表面单元的相位差按照抛物面分布，那么就可以实现对垂直入射电磁波的聚焦；相反，在超表面焦点处放置辐射球面波的馈源，球面波经超表面反射可以得到平面波，从而提高馈源增益。本设计基于有相位梯度的单元，设计了由16×16个单元构成的二维反射相位梯度超表面，并使用圆锥喇叭作为馈源，偏馈方式，构成反射面天线。梯度超表面是基于相位突变和极化控制思想设计的、由人工微结构单元构成的遵守广义Snell折射/反射定律的二维新型人工结构表面。由于其可对电磁波的激发和传输进行灵活的控制，并且剖面低，易于加工，分别实现了反射聚焦、传播波向表面波的转换、极化转换、极化分离、频率选择、相位调控、波前控制等特异功能。利用梯度超表面可以实现对反射波反射方向进行调控的特性，将构成反射超表面单元的相位差按照抛物面分布，就可以实现对垂直入射电磁波的聚焦；反过来，在焦点处放置的馈源辐射的球面波经反射后即可得到平面波，进而提高馈源增益。设计单元时可以采用给薄的介质基板背面涂覆一层金属，正面加载可以与背面金属板耦合产生磁谐振的金属贴片，通过改变贴片的尺寸实现对反射波相位的改变，当相位覆盖2p范围时，设计合理的相位梯度，将单元排列成阵，即可得到可以对电磁波反射方向进行调控的二维反射相位梯度超表面。利用梯度超表面可以控制反射波反射方向的奇异特性，设计了二维反射相位梯度超表面，实现对电磁波的聚焦。通过偏馈的喇叭，将其辐射的球面波经超表面反射得到了平面波，很大程度上提高了天线的增益。
技术实现思路
本技术目的在于针对天线设计中实现圆极化辐射、展宽圆极化辐射带宽，波束展宽等技术难题，提出的一种新的微带天线形式，此种天线较适合应用于要求宽角圆极化辐射天线通信、导航、测控系统中使用，具备天线阻抗、轴比带宽宽，结构简单、紧凑、成本低，可实现天线宽角辐射，馈电结构与辐射贴片一体化设计等特点。本技术是这样实现的一种相位梯度超表面天线，包括多个并列设置的馈源和阵列天线组件，所述馈源用于为所述阵列天线组提供空间照射源并接收所述阵列天线组件的散射电磁波；其特征在于：所述阵列天线组件包括三个贴片单元，三个贴片单元成线性排列，位于外侧的两个贴片单元的外端预留端口连接有PIN二极管电，位于外侧的两个贴片单元的与内侧的贴片单元通过变容二极管电连接；每个PIN二极管都与一用于控制二极管通断的PIN偏置电路接通；每个变容二极管都与一用于控制变容二极管电容值的变容偏置电路接通。进一步的，电流方向为自其中一个外侧的贴片单元朝向另一端外侧的贴片单元线性流动。本技术与
技术介绍
比较有如下优点：1.本专利的相位梯度超表面天线，其特征在于天线阵元加载PINdiode、varactordiode等有源器件，并采用表面等离激元(SPP)来扩展反射相位的相移范围。2.相位梯度超表面天线单元上加载两个PIN二极管，其可以组成00、01、10、11四个模态，来实现宽频带的工作频率；相位梯度超表面天线单元上加载一个变容二极管，通过偏置变容二极管的电压使变容二极管的电容值Cv发生改变，从而使单元的反射相位发生改变，进而实现波束在空间的扫描。3.利用梯度超表面可以控制反射波反射方向的奇异特性，设计了二维反射相位梯度超表面，实现对电磁波的聚焦。通过偏馈的喇叭，将其辐射的球面波经超表面反射得到了平面波，很大程度上提高了天线的增益。附图说明图1是本技术天线分层结构示意图；具体实施方式参照图1为本技术做进一步说明：一种相位梯度超表面天线，包括多个并列设置的馈源和阵列天线组件，所述馈源用于为所述阵列天线组件提供空间照射源并接收所述阵列天线组件的散射电磁波；所述阵列天线组件包括三个贴片单元，三个贴片单元成线性排列，其中位于两侧的贴片单元为外侧贴片单元1，位于中心的贴片单元为中心贴片单元2，外侧贴片单元的外端预留端口连接有PIN二极管电1a，两个外侧贴片单元与中心贴片单元2通过变容二极管电连接，每个PIN二极管1a都与一用于控制二极管通断的PIN偏置电路接通；每个变容二极管都与一用于控制变容二极管电容值2a的变容偏置电路接通。电流方向为自其中一个外侧的贴片单元朝向另一端外侧的贴片单元线性流动。所述的PIN偏置电路为硅晶PIN光电二极管偏置电路，所述的变容偏置电路为，变容管直流偏置电路。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相位梯度超表面天线，包括多个并列设置的馈源和阵列天线组件，所述馈源用于为所述阵列天线组件提供空间照射源并接收所述阵列天线组件的散射电磁波；其特征在于：所述阵列天线组件包括三个贴片单元，三个贴片单元成线性排列，位于外侧的两个贴片单元的外端预留端口连接有PIN二极管电，位于外侧的两个贴片单元的与内侧的贴片单元通过变容二极管电连接；/n每个PIN二极管都与一用于控制二极管通断的PIN偏置电路接通；/n每个变容二极管都与一用于控制变容二极管电容值的变容偏置电路接通。/n

【技术特征摘要】
1.一种相位梯度超表面天线，包括多个并列设置的馈源和阵列天线组件，所述馈源用于为所述阵列天线组件提供空间照射源并接收所述阵列天线组件的散射电磁波；其特征在于：所述阵列天线组件包括三个贴片单元，三个贴片单元成线性排列，位于外侧的两个贴片单元的外端预留端口连接有PIN二极管电，位于外侧的两个贴片单元的与内侧的贴片单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：董建明，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：新型
国别省市：河北;13