[发明专利]一种1比特可重构宽带多极化反射阵列单元

说明书

本发明提供了一种比特可重构宽带多极化反射阵列单元，包括顶层金属层、中间层金属层、底层金属层、金属化过孔、上介质板、下介质板；顶层金属层设置于上介质板上底面，顶层金属层上设置四个尺寸相同的圆形馈电端，中间层金属层设置于上、下介质板之间，底层金属层设置于下介质板下底面，金属化过孔设置四个且分别穿过中间层金属层和上、下介质板与馈电端和底层金属层连接；底层金属层上设置与金属化过孔连接的金属贴片，每一金属贴片向相邻金属化过孔延伸等长的金属微带线，相邻金属化过孔的金属微带线之间连接一开关二极管。

技术领域

本发明涉及人工电磁媒质和反射阵列天线技术，特别是一种1比特可重构宽带多极化反射阵列单元。

背景技术

反射阵列天线由于它们低成本、高增益和易于加工的优势正获得越来越大的关注度。由于反射阵列天线通常采用空间馈电技术，无需设计复杂的功率分配网络，因而使得它们较容易用来实现大口径天线。而可重构反射阵列天线则可以通过在每一个阵列单元中集成可调微波组件来实现动态波束赋形，从而成为复杂相控阵天线的一种可行的替代选择。

迄今为止，人们已经提出多项技术来设计可重构反射阵列，例如可调微波阻抗表面，铁电陶瓷基反射阵列，以及携带开关二极管的微带贴片天线。相比于其他能够提供连续相位变化的模拟式反射阵列，本发明提出的具有1比特数字移相器功能的反射阵列单元采用了简单的直流控制系统，并且成本较低，因此更加适合应用与大口径反射阵列天线设计。另一方面，已有的电控反射阵列设计，不管是数字式还是模拟式，均存在带宽窄和极化灵活性较低的问题。

数字超材料是近年来受到学术界和工业界广泛关注的一种新型人工电磁媒质(Metamaterials)，这种人工材料通过将例如开关二极管等在内的数字电路元件和人工单元相结合，实现了对电磁波的灵活控制，突破了传统人工电磁媒质一经制备即功能固定缺乏灵活性的缺陷，且具有将数字信息和空间电磁场直接转化的能力，省去了传统的AD/DA转换模块等微波组件，具有广阔的应用的前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种1比特可重构宽带多极化反射阵列单元，实现动态波束赋形的宽带多极化反射阵列天线。

实现上述目的的技术方案为：一种比特可重构宽带多极化反射阵列单元，包括顶层金属层、中间层金属层、底层金属层、金属化过孔、上介质板、下介质板；顶层金属层设置于上介质板上底面，顶层金属层上设置四个尺寸相同的圆形馈电端，中间层金属层设置于上、下介质板之间，底层金属层设置于下介质板下底面，金属化过孔设置四个且分别穿过中间层金属层和上、下介质板与馈电端和底层金属层连接；底层金属层上设置与金属化过孔连接的金属贴片，每一金属贴片向相邻金属化过孔延伸等长的金属微带线，相邻金属化过孔的金属微带线之间连接一开关二极管。

采用上述单元，设开关二极管依次为第一开关二极管、第二开关二极管、第三开关二极管、第四开关二极管；当第一开关二极管、第三开关二极管导通，第二开关二极管、第四开关二极管截止时，单元的反射相位为0°，对应“0”状态；当开关第二开关二极管、第四开关二极管导通，第一开关二极管、第三开关二极管截止时，单元结构的反射相位为80°，对应“1”状态。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：(1)单元采用多极化馈电方式，能够反射与入射极化方向不同的电磁波，实现宽带多极化的反射阵列天线。且仅仅通过控制开关二极管，即可形成“0”和“1”两种反射相位，实现数字移相器的功能，可以成为大口径相控阵天线的一种替代选择，在军事和商业应用上有着重要前景；(2)本发明采用简单的直流控制系统进行控制，成本较低；(3)本发明制作简单，加工方便，利用成熟的PCB加工和装配技术就可以完成对本发明的加工。

下面结合说明书附图对本发明作进一步描述。

附图说明