[发明专利]一种转极化幅度放大型超构表面天线

说明书

一种转极化幅度放大型超构表面天线，包括：均匀布设在xy二维平面内的反射型转极化幅度放大的超构表面单元结构；超构表面单元结构包括上表面金属层、介质层、介质层背面的金属反射层、金属反射层底部接金属馈线，上表面金属层包括两个嵌入式馈电的矩形微带贴片天线和一个射频放大电路，由其中一个矩形微带贴片天线接收入射的电磁波，通过加载的射频放大电路对电磁波进行放大，由另一个垂直方向的矩形微带贴片天线辐射出去。

技术领域

本发明属于人工电磁材料领域，具体涉及一种微波波段的转极化幅度放大型超构表面(可作为天线或其它多种电磁波接收应用场景)的设计。

背景技术

改变反射电磁波的极化状态形成不同的波束形态，以及提升极化转换的效率，一直是天线领域的研究热点。并且在传统的超构表面中，由于介质损耗、金属损耗以及所加载集总元件的寄生阻抗等因素的存在，入射电磁波经过人工电磁表面反射或透射后难免会出现能量的耗散，这在很多应用场景中是较大的制约因素。

发明内容

本发明目的是：为克服上述缺陷，本发明提出一种转极化幅度放大型超构表面。

技术方案：为实现上述技术效果，本发明提出以下技术方案：一种转极化幅度放大型超构表面，其特征在于，包括：均匀布设在xy二维平面内的反射型转极化幅度放大的超构表面单元结构；超构表面单元结构包括上表面金属层、介质层、介质层背面的金属反射层、金属反射层底部接金属馈线，上表面金属层包括两个嵌入式馈电的矩形微带贴片天线和一个射频放大电路，由其中一个矩形微带贴片天线接收入射的电磁波，通过加载的射频放大电路对电磁波进行放大，最终由另一个垂直方向的矩形微带贴片天线辐射出去，从而实现极化转换以及幅度放大功能。

所述介质层为介电常数为2.65的F4B介质层。

所述上表面金属层为铜片。

所述射频放大电路由两个隔直电容、一个旁路电容、一个扼流电感和一个微波放大器构成；通过直流电压源给每个放大器施加正电压，使放大器工作于放大区，实现超构表面的放大功能。

所述金属反射层底部还设置一层隔离介质层，隔离介质底部连接金属馈线。

所述极化转换仅针对单一线极化。

所述转极化幅度相较于金属板为+5.2dB，同极化幅度相较于金属板为-5.2dB。

所述极化转换幅度放大的中心工作频率为4GHz。

可选的，所述上表面金属层为铜片。

可选的，所述介质层为F4B介质层(即介电常数为2.65的F4B介质板)。。

有益效果：本发明弥补了现有技术的空白，并至少具有以下有益效果：

1)在4GHz左右，本发明设计的超构表面能实现单一线极化的极化转换，交叉极化幅度放大为5.2dB，同极化幅度抑制为-5.2dB。

2)本发明设计的超构表面结构简单、易于设计、厚度薄，具有巨大的应用潜力。

3)本发明的极化转换幅度放大的超构表面在无线通信、电磁波空间隔离等领域都有重要的应用前景。

附图说明

图1是本发明的结构单元的示意图。

图2是本发明的超构表面样品图。

图3是本发明的单元结构中射频放大电路的示意图。

图4是本发明的单元结构中射频放大电路测试板图。

图5是本发明的单元结构中的射频放大电路测试校准的结果图。

图6是本发明的仿真结果图。

图7是本发明的实验测试结果图。