[发明专利]用于多目标无线能量传输的准无衍射波束形成方法

权利要求书

1.一种用于多目标无线能量传输的准无衍射波束形成方法，其特征在于，包括如下：

(1)设计具有330～360度范围相位补偿的反射阵单元；

(2)根据设计的反射阵单元，仿真得出不同单元尺寸对应的反射相位，将不同尺寸取值和与其分别对应的反射相位绘制成一个补偿相位表；

(3)将反射阵单元按照M×N排布成平面阵列，其中，M表示反射阵单元的行数，M≥4，N表示反射阵单元的列数，N≥4；

(4)在球坐标系中，确定准无衍射波束的传播方向为和最大无衍射距离Z_max，其中0°≤θ≤60°，

(5)确定天线单元到传播轴上对应位置形成的直线与传播轴形成的角度β：β_min≤β≤β_max，β_max为在传播轴上到原点距离为Z_max的点到反射阵最近的单元所形成的直线与传播轴形成的角度，β_min在传播轴上到原点距离为Z_max的点到反射阵最远的单元所形成的直线与传播轴形成的角度；

(6)按照下式，计算反射阵各单元的补偿相位：

其中，i,j为反射阵单元的行坐标和列坐标，i,j为整数，1≤i＜(M+1)，1≤j＜(N+1)，(x_i,y_j)表示第(i,j)反射阵天线单元的中心在平面坐标系下的坐标为(x_i,y_j)，Δφ_ij(x_i,y_j)表示中心坐标为(x_i,y_j)的反射阵天线单元所需要的补偿相位，k₀表示自由空间的波数，f₀和c分别代表中心工作频率和光速，|·|表示取绝对值操作，表示自坐标原点到中心坐标为(x_i,y_j)的反射阵天线单元的位置矢量，表示自坐标原点到中心坐标为(x_i,y_j)的单元对应传播轴上交点的位置矢量，且与传播轴形成的角度为β，表示自坐标原点到反射阵天线馈源的位置矢量；

(7)从补偿相位表中，查找与反射阵各单元的补偿相位对应的反射阵单元尺寸，并调整其尺寸，得到反射阵天线；

(8)将反射阵天线和馈源放在设计的位置，给馈源加上射频信号，即产生出方向、最大无衍射距离为Z_max的准无衍射波束。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，(1)中的反射阵天线单元，其为电磁超表面反射单元，它由地板、介质基板及反射单元表面组成，且地板与反射单元表面分别位于介质基板的两侧。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，(6)中的反射阵天线馈源是指满足下述条件的反射阵天线馈源：

反射阵天线馈源到反射阵天线中心位置的距离为S，λ为波长，D为反射阵天线的口径；

反射阵天线馈源相对于反射阵列中心位置的法线方向的空间角为α，取值范围从-60°到60°。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，(8)中的准无衍射波束在其最大无衍射距离内，当波束传播方向上存在接收遮挡时，遮挡后面的能量依然能和无遮挡时保持一样，以实现对同一路径上的多目标无线能量传输。