[发明专利]一种基于空间移相表面的电扫描天线

说明书

技术领域

本发明涉及电扫描天线，尤其是涉及一种基于空间移相表面的电扫描天线。

背景技术

电控扫描天线可以控制天线方向图的最大波束方向，以及实现多波束等目的。在通信、雷达、电子对抗等领域有着广泛的应用。如智能天线，相控阵天线等都可以实现类似功能。通过电控扫描可以实现高增益大范围信号发射与接收，并可以减少发射总功率，或扩大信号覆盖面积。

传统的相控阵电控扫描天线利用移相器实现波阵面合成，从而实现了扫描，其成本高，重量大，算法复杂。数字波束形成天线（智能天线）需要多路收发通道，其系统总成本较高，计算开销大，因此一般也难以实现大规模布阵。

中国专利201110408303.3公开的电控扫描天线结构，成本低，重量轻，算法简单。但用来实现波束控制的有源频率选择表面只具有透射波幅度控制能力而不具有相位控制能力，因此无法对波振面的等相位面进行控制，只能利用内部的辐射器天线实现垂直面高增益而无法实现水平面高增益。

发明内容

本发明的目的是提供成本低、重量轻、全向扫描，能实现水平面和垂直面的高增益的一种基于空间移相表面的电扫描天线。

本发明设有有源空间移相表面、全向天线和支撑件；

所述有源空间移相表面设有至少3片有源空间移相表面单元条，各有源空间移相表面单元条以全向天线为中心轴，间隔环绕围成多边形阵列，有源空间移相表面单元条和全向天线设于支撑件上。

所述有源空间移相表面为具有相位控制功能、可调范围覆盖天线工作频率的有源空间移相表面。所述有源空间移相表面可为带通式有源空间移相表面或带阻式有源空间移相表面，在通带或阻带边缘具有相位控制能力。

所述有源空间移相表面单元条的形状可为长方形。

所述全向天线可为单极子天线、偶极子天线、双锥天线、串馈天线等轴向全向天线。

与现有技术比较，本发明的工作原理及有益效果如下：

使用时，通过支撑件固定在外部设备上，通过外部电压控制有源空间移相表面的特征频率与透射相位，进而控制在某指定频率下由全向天线辐射出来的波束的空间相位和幅值大小，从而实现高增益扫描。相对于以往的电控扫描天线，本发明相位幅值均可调，能实现水平面高增益全向电控扫描。当采用高增益全向天线，其增益能实现增加3dB以上的效果。本发明可以通过控制天线结构中的有源空间移相表面的工作状态,控制其透射波的空间相位与幅度来实现水平面高增益电控扫描。

附图说明

图1为本发明实施例结构示意图。

图2为图1的俯视示意图。

图3是本发明的电控扫描原理示意图。图3中的标记4为反射面，标记5为透射面，空心箭头为波束方向。

图4是本发明实施例实现的水平面高增益方向图。在图4中，a为原全向天线的方向增益图，b为基于有源移相表面所实现的水平方向增益图，c为基于幅度控制频率选择表面实现的水平方向增益图，d为加有有源移相表面后与原全向天线相比方向增益的提高值。

具体实施方式

参见图1和2，本实施例设有有源空间移相表面（12片有源空间移相表面单元条2组成）、全向天线1和支撑件3。

有源空间移相表面设有12片有源空间移相表面单元条2，各有源空间移相表面单元条2形状为长方形，各有源空间移相表面单元条2以全向天线1为中心轴，间隔环绕围成12边形阵列，有源空间移相表面单元条阵列和全向天线设于支撑件3上。

所述有源空间移相表面为具有相位控制功能、可调范围覆盖天线工作频率的有源空间移相表面。有源空间移相表面单元条2的数量可以变化，数量越多可实现的增益越高。