[发明专利]一种可重构透射单元及宽带可重构涡旋波透射阵列系统

权利要求书

1.一种可重构透射单元，其特征在于：将辐射贴片分为中央贴片、左贴片和右贴片，根据电流反转原理，控制射频开关的通断来控制中央贴片与左贴片、右贴片的连接，从而控制中央贴片的电流的流向，辐射贴片与接收贴片、金属地板、介质基板和金属馈线共同组成可重构透射单元，使所述可重构透射单元在较宽的频带范围内实行稳定的180°相位差；根据通信频率确定所述左贴片和右贴片的数量和尺寸，以保障可重构透射单元的工作性能；所述工作性能包括透射系数、驻波比、工作带宽；

所述的一种可重构透射单元包括接收贴片、金属地板、辐射贴片、介质基板和金属馈线；所述辐射贴片主要由中央贴片、左贴片和右贴片，以及用于上述贴片之间连接的射频开关组成；所述介质基板包括上层介质和下层介质，所述上层介质叠置于所述接收贴片下侧和所述金属地板上侧，所述下层介质叠置于所述金属地板下侧和所述辐射贴片上侧，所述金属馈线穿过所述上层介质、所述金属地板和所述下层介质，所述金属馈线的两端分别连接所述接收贴片和所述辐射贴片；根据电流反转原理，控制两个射频开关的通断来控制中央贴片与左右贴片的连接，从而控制中央贴片的电流的流向，电流向左和向右流动的两种单元状态具有180°稳定的相位差，即使所述可重构透射单元在较宽的频带范围内实行稳定的180°相位差。

2.如权利要求1所述的一种可重构透射单元，其特征在于：为了保证可重构透射单元在中心频率处有最优的透射性能，同时减少所述接收贴片上表面波的影响，保证所述接收贴片能最大程度地接收电磁波，所述接收贴片的形状为矩形或椭圆形；所述接收贴片的宽度W与所述可重构透射单元的工作频率f、介质基板的相对介电常数ε_r有如下关系：

其中，c为真空中的光速，长度与宽度的比值在1.1-1.3之间。

3.如权利要求1所述的一种可重构透射单元，其特征在于：为了保证可重构透射单元的辐射效率，同时减少高次模的产生，防止电磁场畸变，所述上层介质基板和下层介质基板的宽度和长度都为0.4λ₀，λ₀为中心频率处自由空间波长；

为了保证所述接收贴片和所述辐射贴片之间的隔离度，所述金属地板的尺寸与所述上层介质基板和下层介质基板的尺寸相同。

4.如权利要求1所述的一种可重构透射单元，其特征在于：为了满足工程需求，同时保证可重构透射单元的工作频率大于截止频率，抑制所述接收贴片的表面波，作为优选，所述上层介质基板和下层介质基板的材料参数为：相对介电常数ε_r在2-2.5以内，损耗角正切tanδ在0.0006-0.001以内；所述上层介质基板和下层介质基板的厚度h与相对介电常数ε_r、截止频率f_c存在如下关系：

其中n为可重构透射单元场量沿厚度方向出现的半周期数目，c为真空中的光速。

5.如权利要求1所述的一种可重构透射单元，其特征在于：所述接收贴片、所述金属地板和所述辐射贴片的材料都为金属，金属溅射层的厚度为0.018mm-0.03mm；

为了将所述接收贴片上的电磁场耦合到所述辐射贴片上，同时符合工程中金属线的尺寸标准，所述金属馈线一端连接所述接收贴片，另一端连接辐射贴片，所述金属馈线的直径在0.4mm-0.6mm内，所述金属地板的中心有一个金属化过孔，供所述金属馈线穿过，为了保证所述接收贴片和所述辐射贴片的隔离度，所述金属化过孔的直径在0.6mm-0.8mm内。