[发明专利]基于超表面的高定向性伞状凸面共形反射面天线

权利要求书

1.一种基于超表面的高定向性伞状凸面共形反射面天线，其特征在于：包括伞状凸面载体(1)、伞状凸面镜(2)、馈源(3)、同轴转换接头(4)和支撑结构(5)；所述伞状凸面载体(1)的凸面由位于顶部的偶数边正n边形面和与该正n边形面各边相接且向下弯折的n组复合凸面组成，每组复合凸面包含m个按一定曲率向下延伸的平面等腰梯形，其中，n≥4，m≥2；所述伞状凸面镜(2)，由镶嵌在正n边形面上的平面多边形离散超表面(21)和镶嵌在n组复合凸面上的m×n个平面等腰梯形离散超表面(22)组成，形成反射面结构；所述平面多边形离散超表面(21)和平面等腰梯形离散超表面(22)，均包括介质基板、印制在介质基板下表面的辐射地板和上表面的谐振环超表面，其中，谐振环超表面由多个不同规格且呈周期性二维线性排布的谐振圆环组成，通过伞状凸面镜(2)的曲率半径和焦距，以及各谐振环所在位置的坐标值，确定各谐振环对入射波提供的附加相位补偿值和结构尺寸，实现任意曲率伞状凸面镜对电磁波的波束校准和笔形波束合成特性；所述馈源(3)通过支撑结构(5)固定在伞状凸面镜(2)的焦点位置，并通过同轴转换接头(4)进行馈电。

2.根据权利要求1所述的基于超表面的高定向性伞状凸面共形反射面天线，其特征在于，所述平面等腰梯形离散超表面(22)，其辐射地板的腰长与平面多边形离散超表面(21)的辐射地板的对角线长度相等，每条腰和与其端点依次相连的腰以及平面多边形离散超表面(21)的辐射地板的一条对角线连接成的凸形折线位于同一平面上，该凸形折线每相邻两条线段的夹角相等，其所在平面上的外接圆的半径定义为伞状凸面镜(2)的曲率半径。

3.根据权利要求1所述的基于超表面的高定向性伞状凸面共形反射面天线，其特征在于，所述谐振环，其相位补偿数值φ为：

其中，k为自由空间中的波数，x和y分别为谐振环所在位置的坐标值，r为伞状凸面镜(2)的曲率半径，f_L为伞状凸面镜(2)的焦距。

4.根据权利要求1所述的基于超表面的高定向性伞状凸面共形反射面天线，其特征在于，所述谐振环，采用圆环结构，用于实现入射波的相位补偿。