[发明专利]单层反射、透射双向辐射波束扫描天线

说明书

本发明属于天线技术领域，尤其涉及一种基于可重构电磁表面技术的单层反射、透射双向辐射波束扫描天线，包括：馈源和由多个双向相控辐射单元所组成的阵列；馈源用于发射或者接收电磁波；双向相控辐射单元用于调制反射波相位和透射波相位。所述双向相控辐射单元自上而下包括金属层、介质板、直流偏置电路层，其中金属层设置有数字控制器件，所述直流偏置电路层用于为数字控制器件提供工作电压和控制数字控制器件的工作状态。所述双向相控辐射单元的反射和透射极化方向相同，且与馈源极化方向正交，在阵面透射传播方向上，天线的透射电磁波和和馈源入射到阵面的电磁波极化方向正交隔离，采用交叉极化实现相控功能。

技术领域

本发明属于天线技术领域，尤其涉及一种基于可重构电磁表面技术的单层反射、透射双向辐射波束扫描天线。

背景技术

可重构反射阵和可重构透射阵常应用于波束扫描和波束赋形，具有波束扫描灵活，方向图多样等优点。但是这些传统的设计方法存在介质层数多且厚，成本高，结构复杂等缺点。

另一方面，对于可重构反射阵和可重构透射阵，波束扫描方向受限于半平面。比如，可重构反射阵的波束扫描方向相对于馈源入射方向，是反射方向的半平面；可重构透射阵的波束扫描方向相对于馈源入射方向，是透射方向的半平面；但现有技术未能在薄单层介质上实现双向电控波束扫描的天线。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种基于可重构电磁表面技术的单层反射、透射双向辐射波束扫描天线，包括：

馈源和由多个双向相控辐射单元所组成的阵列；馈源用于发射或者接收电磁波；双向相控辐射单元用于调制反射波相位和透射波相位。

所述双向相控辐射单元自上而下包括金属层、介质板、直流偏置电路层，其中金属层设置有数字控制器件，所述直流偏置电路层用于为数字控制器件提供工作电压和控制数字控制器件的工作状态。

所述金属层印制有用于反射和透射电路图案，其电路图案形状包括：圆环槽、方环槽。

所述双向相控辐射单元由数字控制器件和辐射单元构成，数字控制器件用于控制单元反射和透射相位，双向相控辐射单元用于反射和透射电磁波。

所述馈源包括：喇叭天线、微带天线、微带天线阵。

所述双向相控辐射单元的反射和透射极化方向相同，且与馈源极化方向正交，在阵面透射传播方向上，天线的透射电磁波和和馈源入射到阵面的电磁波极化方向正交隔离，采用交叉极化实现相控功能。

当所述馈源发出的电磁波照射由双向相控辐射单元组成的阵列时，所述天线同时工作在反射式工作状态和透射式工作状态。

本发明的有益效果：

(1)单元阵列集成在单层介质上，具有重量轻，剖面极低，轻薄易共形，结构简单，成本低等优点；

(2)利用数字控制器件同时调节每个辐射单元的反射相位和透射相位，并采用喇叭馈源从空间照射整个表面，通过数字控制的方式调节表面每个单元的相位，从而获得高增益聚焦的动态扫描波束、捷变波束或者多波束，具有馈电损耗小、波束扫描角度大、实现全方位波束覆盖、反射和透射集成增加了天线利用率波束扫描速度快、阵列规模拓展性强；

(3)结合可重构反射阵和可重构透射阵各自的优点，改善缺点，实现波束在整个前后两个平面同时扫描，同时具备成本低、结构简单的特点，是国际上首款基于可重构电磁表面技术在薄单层介质上实现双向电控波束扫描的天线，解决了学术界和工业界的技术盲点。

附图说明

图1为本发明实施例的基于可重构电磁表面技术的单层反射/透射双向辐射波束扫描天线结构示意图；

图2a、2b为本发明实施例的调相单元的正反示意图；

图3a、3b为本发明实施例的单元组成的阵列正反示意图；