[发明专利]一种共口径频率可重构片上缝隙阵列天线及使用方法

权利要求书

1.一种共口径频率可重构片上缝隙阵列天线，其特征在于，包括从上到下依次层叠的硅基可重构辐射器层、PCB馈线层、反射腔体；所述硅基可重构辐射器层包括本征层、覆盖在本征层上的绝缘隔离层，覆盖在绝缘隔离层表面的金属层；所述本征层中设有缝隙，缝隙中设有若干个成一列排列的S-PIN单元以及给S-PIN单元提供直流偏置的金属跳线；通过使若干S-PIN单元中的一部分S-PIN单元导通、而另一个部分S-PIN单元截止，以控制阵列天线的工作频率和S-PIN单元间距，最终实现缝隙阵列天线的频率可重构；所述S-PIN单元设置6个，当阵列天线工作在低频工作频段，2个S-PIN单元正偏导通、4个S-PIN单元反偏截止，此时硅基可重构辐射器层的金属缝隙被分隔成了4个低频缝隙单元；当阵列天线工作在高频工作频段，4个S-PIN单元正偏导通，2个S-PIN单元反偏截止，此时辐射器层的金属缝隙被分隔成了4个高频缝隙单元。

2.根据权利要求1所述的阵列天线，其特征在于：所述S-PIN设置为N-P-N结构，即中间为P+区、P+区两侧为N+区，且P+区与N+区之间为I区；当激发指定的S-PIN导通时，将该指定的S-PIN中的P+区和N+区的载流子注入I区;原本呈现绝缘介质态的I区变成导通金属态。

3.根据权利要求1或2所述的阵列天线，其特征在于：对S-PIN单元提供直流偏置的金属跳线位于绝缘隔离层内，且金属跳线采用“蛇形弯曲”结构，金属跳线与金属层之间通过绝缘隔离层实现直流绝缘。

4.根据权利要求1或2所述的阵列天线，其特征在于：所述的PCB馈线层包括了与硅基可重构辐射器层相连接的直流引线、两种状态下的共面波导结构微波馈电装置；通过共面波导结构的射频地与金属层之间的耦合来实现共面波导结构到微带线结构的共地，所述微带线结构为PCB馈线层上的微带线以及硅基可重构辐射器层上覆盖在绝缘隔离层表面的金属层。

5.根据权利要求4所述的阵列天线，其特征在于：所述PCB馈线层下方设有金属盒体，反射腔体设置在该金属盒体中。

6.根据权利要求5所述的阵列天线，其特征在于：在PCB馈线层采用了部分区域穿孔的处理，用以加工装配时重构辐射器层与PCB层之间的绝缘胶的排出。

7.一种如权利要求1至6中任一项所述的共口径频率可重构片上缝隙阵列天线的使用方法，其特征在于：

当阵列天线工作在低频工作频段，将其中特定S-PIN单元正偏导通、其余S-PIN单元反偏截止，正偏导通的S-PIN单元将缝隙“切割”成低频缝隙单元，微波信号通过PCB馈线层耦合到低频缝隙单元中后，将微波信号辐射至自由空间；而当阵列天线工作在高频工作频段，将其中特定S-PIN单元正偏导通，其余S-PIN单元反偏截止，正偏导通的S-PIN单元“切割”成高频缝隙单元，微波信号通过PCB馈线层耦合到高频缝隙单元中后，将微波信号辐射至自由空间。

8.根据权利要求7所述的使用方法，其特征在于：所述S-PIN单元设置6个，当阵列天线工作在低频工作频段，2个S-PIN单元正偏导通、4个S-PIN单元反偏截止，此时硅基可重构辐射器层的金属缝隙被分隔成了4个低频缝隙单元，四路微波信号从信号源通过低频端口通入共面波导结构形式的微波传输线结构，通过PCB馈线层到硅基可重构辐射器层的转换结构，通过阻抗变换结构将微波信号耦合到4个低频缝隙单元中，最终将微波信号辐射至自由空间；而当阵列天线工作在高频工作频段，4个S-PIN单元正偏导通，2个S-PIN单元反偏截止，此时辐射器层的金属缝隙被分隔成了4个高频缝隙单元，四路微波信号从信号源通过高频端口通入共面波导结构形式的微波馈电波导结构，通过PCB馈线层到硅基可重构辐射器层的转换结构，通过阻抗变换结构将微波信号耦合到4个高频缝隙单元中，最终将微波信号辐射至自由空间。