[实用新型]一种双极化平面透射型聚焦超表面天线

说明书

本实用新型公开了一种双极化平面透射型聚焦超表面天线，包括馈源及超表面，所述馈源设置在超表面的上方，产生线极化波照射超表面，所述超表面由N个呈阵列排布的金属辐射单元构成，所述金属辐射单元包括介质基板，所述介质基板具体是两层介质基板贴合构成，其中一层介质基板为双面金属层，另一层介质基板为单面金属层，金属层上设置带枝节的贴片结构。本实用新型提供的平面透射型聚焦超表面天线，具有平面化、设计灵活、易加工、聚焦效果好、改变入射波极化方向可改变焦点位置的特点，同时本实用新型所使用的方法，可用于设计任意的聚焦点。

技术领域

本实用新型涉及微波超表面天线领域，具体涉及一种双极化平面透射型聚焦超表面天线。

背景技术

近年来，天线的近场(菲涅尔区)特性得到了越来越多的关注。在某些特定的应用场合，如RFID(射频识别)系统、遥感与工业检测、微波热疗、门禁系统、无线能量传输和微波成像，目标位于天线的近场区，故为了提高系统效率、减小干扰，需要将天线能量聚焦在近场区。因此，设计能聚焦能量在近场区域的聚焦天线具有广泛的应用前景和研究价值。

现在大多数实现聚焦的方式主要有传统的透镜、反射面、调制阻抗表面、相控阵天线等，传统的透镜体积较大，且加工困难，而微带贴片阵列天线馈线设计较为复杂，而其中可以实现不同相位梯度的人工超表面由于其在电磁波的传播过程中引入相位突变，来代替传统器件中的馈电引入相位差，设计简单灵活，还具有体积小、易于加工、性能稳定等特点。由于透射的辐射单元的自身性能限制，大多数都需要使用四层及以上的金属层来实现360°相位覆盖，且对极化的利用较为单一，频带窄。

现阶段用超表面实现聚焦功能的天线还不多，且功能较为单一，介质层数多，效率低。

实用新型内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本实用新型提供一种双极化平面透射型聚焦超表面天线，能够将不同极化的入射波高效率的聚焦在不同的焦点上。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种双极化平面透射型聚焦超表面天线，包括馈源及超表面，所述馈源设置在超表面的上方，产生线极化波照射超表面，所述超表面由N个呈阵列排布的金属辐射单元构成，所述金属辐射单元包括介质基板，所述介质基板具体是两层介质基板贴合构成，其中一层介质基板为双面金属层，另一层介质基板为单面金属层，金属层上设置带枝节的贴片结构。

所述馈源为喇叭天线或微带天线，当馈源以不同极化入射波入射时，分别在另一侧得到预先设置的不同焦点，即可通过改变入射波的极化来改变焦点的位置，而当馈源极化在垂直超表面方向旋转45°入射时，可在另一侧形成两个焦点。

所述带枝节的贴片结构为方形或圆形。

优选的，N个呈阵列排布的金属辐射单元构成圆形或矩形。

所述枝节为对称结构，包括X轴的两个不同方向的枝节及Y轴两个不同方向的枝节。

优选的，由于对称性，X轴和Y轴的枝节分别调控不同极化的补偿相位，具有相同性能，相移范围相同及工作频段相同。

优选的，金属辐射单元的透射补偿相位，与该金属辐射单元在介质基板上表面位置有关，基于线性光学原理，计算每个金属辐射单元位置到焦点和馈源距离与参考原点到焦点和馈源距离之差的波程差进一步得到所需的补偿相位。

优选的，枝节根据金属辐射单元所在的不同位置上采用不同尺寸，使其在工作频率上产生该位置所需的相位。

优选的，所述金属辐射单元具有宽带性能，能工作在不同的频率下。

本实用新型的有益效果：