[发明专利]一种双反射单透射的三波束夹角超表面天线

权利要求书

1.一种双反射单透射的三波束夹角超表面天线，其特征在于：包括平行平板波导(1)，以及固定在平行平板波导(1)两个金属板之间的透射超表面单元(2)和馈源(3)；所述透射超表面单元(2)包括多个依次嵌套的V字形透射超表面结构(21)，其中一个V字形透射超表面结构两个臂的末端各连接一个反射超表面单元(4)，形成V字形夹角超表面结构；所述馈源(3)固定在所述V字形夹角超表面结构所形成的夹角范围内，且其波端口位于V字形夹角超表面结构口径面的外侧，其中：

所述V字形透射超表面结构(21)，包括板面与平行平板波导(1)两个金属板垂直的V字形基质板(211)，其面向馈源(3)的侧面上印制有金属贴片，金属贴片上蚀刻有由多个均匀排列的缝隙环(212)组成的面阵结构；

所述反射超表面单元(4)，包括矩形基质板(41)，其板面与平行平板波导(1)的两块金属板垂直，且与该矩形基质板(41)所连接的V字形透射超表面结构的臂的板面平行，所述矩形基质板(41)面向馈源(3)的侧面上印制有由多个均匀排列的谐振环(42)组成的面阵结构，另一个侧面上印制有金属底板(43)；

所述缝隙环(212)和谐振环(42)的尺寸，是通过各自所在位置的坐标值，以及馈源(3)所在位置的坐标值和电磁波入射角度确定。

2.根据权利要求1所述的一种双反射单透射的三波束夹角超表面天线，其特征在于：所述多个依次嵌套的V字形透射超表面结构(21)，其中相邻结构之间互不接触，且各结构顶点之间的距离相等，各结构的中心轴线重合。

3.根据权利要求1所述的一种双反射单透射的三波束夹角超表面天线，其特征在于：所述反射超表面单元(4)，与透射超表面单元(2)中距离馈源(3)最近的V字形透射超表面结构臂的末端连接。

4.根据权利要求1所述的一种双反射单透射的三波束夹角超表面天线，其特征在于：所述多个依次嵌套的V字形透射超表面结构(21)，其中各结构中每个臂的末端的切平面重合，每个臂上均由多个缝隙环(212)所形成的相同面阵结构构成，其排布均靠近V字形透射超表面结构(21)臂的末端。

5.根据权利要求1所述的一种双反射单透射的三波束夹角超表面天线，其特征在于：所述平行平板波导(1)，其两块金属板内板面之间的高度，与V字形基质板(211)和矩形基质板(41)垂直于平行平板波导(1)的两块金属板方向的长度相等。

6.根据权利要求1所述的一种双反射单透射的三波束夹角超表面天线，其特征在于：所述馈源(3)，其相位中心位于V字形夹角超表面结构的中心轴线上。

7.根据权利要求1所述的一种双反射单透射的三波束夹角超表面天线，其特征在于：所述缝隙环(212)，采用矩形缝隙环结构，其相位补偿φ₁是通过调节缝隙环的外径长度尺寸L₁、外径宽度尺寸W₁和环宽尺寸D₁实现的，相位补偿φ₁的计算公式为：

其中，k是自由空间中波数，θ是V字形夹角超表面结构的夹角，是任意相位常数,Δri为馈源的相位中心到两相邻缝隙环中心的距离差，其计算公式为：

其中，xi和yi分别为第i个缝隙环中心在x和y方向上到馈源相位中心的距离，q为两相邻缝隙环中心之间的距离。