[发明专利]一种编码电可调宽带轨道角动量模式可重构天线

说明书

本发明涉及一种编码电可调宽带轨道角动量模式可重构天线，包括四个呈圆阵列排布的天线单元，每个天线单元均包括超表面阵列单元、驱动贴片单元和馈电网络单元；超表面阵列单元焊接在上介质基片上，驱动贴片单元焊接在中介质基片上，接地金属层焊接在下介质基片的上表面，馈电网络单元焊接在下介质基片的下表面，四个馈电网络单元组成馈电网络层。本发明的整个天线主要是金属层和金属化通孔工艺，整个结构加工工艺比较简单且易于集成；该天线具有不同模式数的轨道角动量，并且各个模式之间可以通过可编程单元编码控制。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其是一种编码电可调宽带轨道角动量模式可重构天线。

背景技术

随着无线通信技术的快速发展，信息交换的容量日益激增，现有的天线技术对频谱资源利用率受到一定的限制。为满足日益增长的大数据信息交换，迫切需要一种能够提升系统容量和频谱利用效率的天线技术。轨道角动量天线技术因其具有无限正交模式的特点，作为一种复用技术已经逐渐受到通信技术领域新研究的热点技术。目前，主要的模式可重构轨道角动量天线是通过多端口实现的模式可重构，并且大多数都工作在较窄的频率范围。实现程序编码可控制的单端口模式可重构轨道角动量天线是未来研究的关键技术问题之一。

轨道角动量是一种涡旋电磁波，可以携带具有不同模式数的轨道角动量电磁波束，不同的模式之间具有相互正交的特点，这一特点可以再单一工作的频率能够传输多种模式的轨道角动量电磁涡旋波束。因此，轨道角动量天线技术能够有效提高频谱利用效率。

可重构天线技术作为一种能够提高单一天线多功能的工作模式，在频率可重构、极化可重构、方向图可重构等方面已经取得了很多相关技术的积累。多种轨道角动量天线通过模式之间的相互切换，可以更加灵活有效提高系统利用率，解决通信中极化失配的问题，从而提高通信质量。

目前，单层PCB技术已经非常成熟，在微波频段加工的精度也有了保证，同时加工的天线产品具有低剖面、低质量、低体积、高度集成的特点，有利于天线的大规模加工生产，在可重构轨道角动量天线领域具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实现轨道角动量多模态之间的高速切换、有效扩展频率工作带宽的编码电可调宽带轨道角动量模式可重构天线。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种编码电可调宽带轨道角动量模式可重构天线，包括四个呈圆阵列排布的天线单元，每个天线单元均包括超表面阵列单元、驱动贴片单元和馈电网络单元；其中，超表面阵列单元焊接在上介质基片上，驱动贴片单元焊接在中介质基片上，接地金属层焊接在下介质基片的上表面，馈电网络单元焊接在下介质基片的下表面，四个馈电网络单元组成馈电网络层；所述上介质基片位于中介质基片的上方，中介质基片位于下介质基片的上方。

所述超表面阵列单元是由4×4方形金属贴片以一定间隙在二维方向周期性排列而成，超表面阵列单元与接地金属层形成谐振腔；所述上介质基片上开设用于固定上介质基片、中介质基片和下介质基片的塑料支撑孔。

所述驱动贴片单元包括驱动贴片以及对称分布在驱动贴片两侧的馈电端口，驱动贴片的中心开设过孔。

所述接地金属单元包括在接地金属层上开设的金属化馈电孔、金属化馈电网络接地孔和金属化驱动单元接地孔。

所述馈电网络单元由0度相移、90度相移、偏置电路和开关端口组成；所述下介质基片上开设接地过孔。

所述下介质基片和中介质基片通过多层板工艺粘合而成；所述的中介质基片和上介质基片之间的距离为d，二者通过塑料支撑孔隔离而成。

所述方形金属贴片的尺寸为8.8mm×8.8mm,所述一定间隙为0.4mm。

所述接地金属层与金属化驱动单元接地孔、金属化馈电网络接地孔导通；所述接地金属层与金属化馈电孔不导通。