【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磁超表面，特别涉及一种两比特平面反射阵电磁超表面天线。
技术介绍
1、低轨通信卫星系统因其传输延迟小、通信容量大，受到了国内外的广泛关注，低轨卫星通信技术的发展对星载天线系统提出了挑战。传统相控阵天线的辐射方向图是由馈电网络控制阵列中不同单元的辐射相位来形成，对于阵列中的某一阵元，它将电磁波辐射到空间的各个方向，但对于整个阵列单元的相位分布，通过人为的将其设计为在某一个传播方向上与等相位面垂直。
2、新型平面反射阵天线中的不同单元将从馈源喇叭天线接收到的电磁波加上或减去不同的补偿相位再辐射出去，通过单元分布设计使空间某一出射方向与被单元补偿后的反射相位等相位面垂直，从而形成所设计的辐射方向图。相对传统的平面相控阵天线来说，新型的平面反射阵天线结构简单、成本低，更适用于星载天线系统。
3、20世纪60年代反射阵的概念首次被提出，2001年西班牙学者研究了双层平面反射阵的设计，与单层反射阵单元相比，实现了大于360°的相移范围。2012年，北京航空航天大学研究了平面透明反射阵天线，该天线可以与太阳能电池集成，天线技术可应用于“隐形”天线的设计以及与卫星设备的集成等。2016年东南大学研究了毫米波反射阵与传输天线阵的设计，设计了一种石墨烯贴片平面反射阵，具有较宽的增益带宽和方向图。2019年北京理工大学研究了平面反射阵的优化设计和误差分析方法，设计了单层三频段口径复用平面反射阵天线，通过粒子群优化算法对反射阵天线整体的相位误差和阵列排布进行优化。
4、上述这些研究集中在一比特相移精度的
5、专利检索式1(两比特+平面反射阵+电磁超表面)经检索发现3条专利内容，检索到与本专利技术相关专利两项，其中：1)专利文献公开号cn 113823904 a，一种e波段高增益平面反射阵天线其反射阵天线单元采用旋转的方法产生180度相位差，通过旋转单元的位置实现不同的相位状态，实现了一比特相位状态变化，与本专利技术不同之处在于本专利技术通过单元尺寸变换实现相位的变化，不同的相位状态对应不同的单元尺寸，可实现多比特相位状态变化，本专利技术实现的是两比特相位状态。2)专利文献公开号cn 114006178 a，一种用于无线能量传输的平面反射阵列天线其通过单元结构谐振设计改变平面反射阵的相位变化，贴片单元包括圆盘和包围在圆盘四周的四组相位延迟线，相邻两组相位延迟线之间断开，通过多谐振结构实现360度相位调节。与本专利技术不同之处在于单元设计采用谐振设计，通过相位延迟线实现相位的变化，结构更加复杂；本专利技术的两比特平面反射阵通过单元尺寸变化法实现两比特的相移，结构简单。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决现有一比特平面反射阵相移精度低的问题。
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：
3、一种两比特平面反射阵电磁超表面天线，其特征在于，其由平面反射阵1和喇叭馈源2组成，喇叭馈源2设置在平面反射阵1正前方位置，平面反射阵1由金属辐射贴片层3、介质基板层4、金属反射板5组成，从上至下，依次为辐射贴片层3、介质基板层4、金属反射板5，金属辐射贴片层3的金属辐射贴片由四种不同尺寸的圆形贴片组成，分别代表“00”、“01”、“10”、“11”四种相位状态。
4、进一步的是，所述圆形贴片的直径分别为1.6mm、2.38mm、2.68mm、4mm。
5、进一步的是，所述金属辐射贴片的尺寸通过给单元提供不同的补偿相位，选用尺寸变换法来设计单元结构，通过仿真实现补偿相位与单元尺寸关系图。
6、进一步的是，将补偿相位与单元尺寸关系图进行拟合，得到拟合曲线函数为：y＝a×arctan(b×(x-c)+d)，
7、y是指相位，单位deg，x是指贴片直径，单位mm。
8、进一步的是，介质基板层4的介质基板选用taconic tlx型号，相对介电常数2.55，损耗正切0.0019
9、进一步的是，介质基板厚度可以为0.79mm。
10、进一步的是，平面反射阵相位通过相位量化成00”、“01”、“10”、“11四种相位编码，实现不同扫描方向上的波束。
11、进一步的是，其工作频率为30ghz，尺寸为80mm×80mm×0.79mm。
12、本专利技术的有益效果是：通过尺寸变换法实现两比特平面反射阵电磁超表面天线，实现方式更简单、灵活，可以采用简单的加工工艺实现大规模组阵，加工容易，成本更低。本专利技术两比特平面反射阵相移精度更高，具有更高的增益，更适用于星载天线系统中，尤其在低轨卫星通信系统上预期实现最大化应用。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种两比特平面反射阵电磁超表面天线，其特征在于，其由平面反射阵(1)和喇叭馈源(2)组成，喇叭馈源(2)设置在平面反射阵(1)正前方位置，平面反射阵(1)由金属辐射贴片层(3)、介质基板层(4)、金属反射板(5)组成，从上至下，依次为辐射贴片层(3)、介质基板层(4)、金属反射板(5)，金属辐射贴片层(3)的金属辐射贴片由四种不同尺寸的圆形贴片组成，分别代表“00”、“01”、“10”、“11”四种相位状态。
2.根据权利要求1所述的两比特平面反射阵电磁超表面天线，其特征在于，所述圆形贴片的直径分别为1.6mm、2.38mm、2.68mm、4mm。
3.根据权利要求1所述的两比特平面反射阵电磁超表面天线，其特征在于，所述金属辐射贴片的尺寸通过给单元提供不同的补偿相位，选用尺寸变换法来设计单元结构，通过仿真实现补偿相位与单元尺寸关系图。
4.根据权利要求3所述的两比特平面反射阵电磁超表面天线，其特征在于，将补偿相位与单元尺寸关系图进行拟合，得到拟合曲线函数为：y＝A×arctan(B×(x-C)+D)，
5.根据权利要求1所述的两
6.根据权利要求1所述的两比特平面反射阵电磁超表面天线，其特征在于，介质基板厚度可以为0.79mm。
7.根据权利要求1所述的两比特平面反射阵电磁超表面天线，其特征在于，平面反射阵相位通过相位量化成00”、“01”、“10”、“11四种相位编码，实现不同扫描方向上的波束。
8.根据权利要求1所述的两比特平面反射阵电磁超表面天线，其特征在于，其工作频率为30GHz，尺寸为80mm×80mm×0.79mm。
...【技术特征摘要】
1.一种两比特平面反射阵电磁超表面天线，其特征在于，其由平面反射阵(1)和喇叭馈源(2)组成，喇叭馈源(2)设置在平面反射阵(1)正前方位置，平面反射阵(1)由金属辐射贴片层(3)、介质基板层(4)、金属反射板(5)组成，从上至下，依次为辐射贴片层(3)、介质基板层(4)、金属反射板(5)，金属辐射贴片层(3)的金属辐射贴片由四种不同尺寸的圆形贴片组成，分别代表“00”、“01”、“10”、“11”四种相位状态。
2.根据权利要求1所述的两比特平面反射阵电磁超表面天线，其特征在于，所述圆形贴片的直径分别为1.6mm、2.38mm、2.68mm、4mm。
3.根据权利要求1所述的两比特平面反射阵电磁超表面天线，其特征在于，所述金属辐射贴片的尺寸通过给单元提供不同的补偿相位，选用尺寸变换法来设计单元结构，通过仿真实现补偿相位与单元尺寸关系图。
4.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕艳亭，孙朦朦，钱婧怡，孔凡伟，熊勇华，谢学优，
申请(专利权)人：上海航天电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。