[发明专利]二维扫描变容管有源超表面电磁透镜天线

权利要求书

1.一种二维扫描变容管有源超表面电磁透镜天线，其特征在于，包括聚焦透镜、二维扫描阵列、垫片、支撑柱、喇叭天线和底座；所述聚焦透镜为超表面电磁透镜，所述二维扫描阵列为超表面；所述二维扫描阵列、聚焦透镜、支撑柱均通过垫片依次连接，所述支撑柱固定在底座上，所述喇叭天线固定在底座上，所述喇叭天线的喇叭口朝向聚焦透镜；所述二维扫描阵列由两个一维扫描阵列：x方向扫描阵列和y方向扫描阵列在z方向叠加而成，y方向作为极化方向，z方向作为透镜对称轴方向；

所述聚焦透镜采用多层超表面，每层包含介质基板，介质基板的下表面刻蚀周期性排布的金属图案单元，每个金属图案单元为外正方形环嵌套内正方形环；相邻的两层间为分隔层，填充空气、泡沫或介质基板；设计聚焦透镜中金属图案单元的尺寸，使得该金属图案单元的相移能够补偿在阵列设计中该金属图案单元所在位置的待补偿相移；

所述一维扫描阵列采用变容管有源超表面，其包括周期性排布的金属图案单元，每个金属图案单元为外环嵌套内贴片，外环与内贴片之间通过两个方向相反的变容二极管相连；

所述x方向扫描阵列沿y方向相邻的两个金属图案单元之间接有电阻，y方向作为列方向，偏置线加载在每一列的其中一个金属图案单元上；所述y方向扫描阵列沿x方向相邻的两个金属图案单元之间接有微带，x方向作为行方向，偏置线加载在每一行的其中一个金属图案单元上。

2.如权利要求1所述的一种二维扫描变容管有源超表面电磁透镜天线，其特征在于，该天线为全封闭结构。

3.如权利要求1所述的一种二维扫描变容管有源超表面电磁透镜天线，其特征在于，所述支撑柱为圆筒状，所述垫片为圆环状，所述支撑柱与垫片的材料均为ABS塑料，所述支撑柱内壁贴有吸波材料。

4.如权利要求1所述的一种二维扫描变容管有源超表面电磁透镜天线，其特征在于，通过调节外正方形环尺寸、内正方形环尺寸、介质基板尺寸、分隔层厚度和相邻金属图案单元的间距，使得聚焦透镜的透射率优于-1dB，可调相移范围大于360°。

5.如权利要求1所述的一种二维扫描变容管有源超表面电磁透镜天线，其特征在于，所述一维扫描阵列采用多层变容管有源超表面，每层包含介质基板，介质基板的下表面刻蚀周期性排布的金属图案单元，每个金属图案单元为外正方形环嵌套内正方形贴片，外正方形环与内正方形贴片之间通过两个方向相反的变容二极管相连。

6.如权利要求1所述的一种二维扫描变容管有源超表面电磁透镜天线，其特征在于，所述一维扫描阵列采用多层变容管有源超表面，每层包含介质基板，介质基板的下表面刻蚀周期性排布的金属图案单元，每个金属图案单元为外圆形环嵌套内圆形贴片，外圆形环与内圆形贴片之间通过两个方向相反的变容二极管相连。

7.如权利要求5或6所述的一种二维扫描变容管有源超表面电磁透镜天线，其特征在于，所述一维扫描阵列相邻的两层间为分隔层，填充空气、泡沫或介质基板。