[发明专利]一种波束方向可偏的非衍射相移超表面天线

权利要求书

1.一种波束方向可偏的非衍射相移超表面天线，其特征在于，包括相移超表面阵列(1)和馈电喇叭天线(2)，所述馈电喇叭天线(2)位于相移超表面阵列(1)的一侧，且正对相移超表面阵列(1)一端端面的中心；

所述相移超表面阵列(1)由不同旋转角度，呈周期性排列的多个相移超表面单元构成，其具有电磁波相位改变功能；

所述相移超表面单元从下至上依次包括印刷电路下层(3)、高频介质基板(4)和印刷电路上层(5)，所述印刷电路下层(3)与印刷电路上层(5)结构相同，并关于高频介质基板(4)对称。

2.根据权利要求1所述的一种波束方向可偏的非衍射相移超表面天线，其特征在于，所述印刷电路下层(3)与印刷电路上层(5)均由金属贴片构成，且均为中心对称结构。

3.根据权利要求2所述的一种波束方向可偏的非衍射相移超表面天线，其特征在于，所述金属贴片包括圆环形金属贴片和经过圆环形贴片圆心处与圆环形金属贴片连接为一体的矩形金属贴片，所述矩形金属贴片上设有工字型金属贴片。

4.根据权利要求3所述的一种波束方向可偏的非衍射相移超表面天线，其特征在于，所述金属贴片为铜片或镍金镀层。

5.根据权利要求1所述的一种波束方向可偏的非衍射相移超表面天线，其特征在于，所述馈电喇叭天线(2)为线极化、圆极化或多极化喇叭天线中的一种。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的一种波束方向可偏的非衍射相移超表面天线，其特征在于，相移超表面单元的中心在相移超表面阵列(1)上的坐标位置的出射电磁波，在x,y,z三个方向上对应的理想相位为：

其中

式中，x_i,y_j分别为相移超表面单元中心在相移超表面阵列(1)上的横、纵坐标，无量纲；i，j,分别为相移超表面阵列中相移超表面单元的行和列，无量纲；P为相移超表面单元的边长尺寸，mm；k为整数，无量纲；f为中心工作频率，GHz；c为真空中光速，c＝3×10⁸，m/s；L为目标非衍射距离，mm；F为标准增益喇叭天线与相移超表面阵列天线口径的距离，其取值需大于馈电喇叭天线近场范围且小于馈电喇叭天线的远场范围，以使馈电喇叭辐射的电磁波以平面波形式垂直照射到相移超表面阵列,mm；α为偏折角，为非衍射波束传播方向与Y轴负向夹角，°；为理想相位φ沿x方向上的分量，°；为理想相位φ沿y方向上的分量，°；为理想相位φ沿z方向上的分量，°。

7.根据权利要求6所述的一种波束方向可偏的非衍射相移超表面天线，其特征在于，通过改变相移超表面单元中心自身旋转角度θ(x_i,y_j)可改变所传输的电磁波的相位φ(x_i,y_j)，且二者满足φ(x_i,y_j)＝2θ(x_i,y_j)。