[发明专利]一种极化和方向图协同重构的有源超表面天线

权利要求书

1.一种极化和方向图协同重构的有源超表面天线，包括辐射器(1)和位于辐射器(1)中心位置的馈源(2)；所述辐射器(1)，包括M×N个有源超表面单元(11)，M≥2，N≥2，其特征在于：

所述有源超表面单元(11)，包括板面为正方形的介质基板(111)、印制在介质基板(111)下表面的金属底板(112)和上表面的形状为正方形或圆形的辐射贴片(113)；所述辐射贴片(113)上设置有与外置偏置电路连接的直流偏置金属化过孔(114)，该辐射贴片(113)的边缘位置还设置有两个呈正交分布的有源器件(115)，所述有源器件(115)的自由端通过贯穿介质基板(111)的短路金属化过孔(116)与金属底板(112)连接；

在对直流偏置金属化过孔(114)施加不同伏值的电压时，有源器件(115)会呈现不同的工作状态，有源超表面单元(11)同时会拥有随有源器件(115)工作状态变化的表面阻抗，能够对辐射器(1)的干涉图样阻抗分布进行调整，进而实现有源超表面天线的极化及方向图重构；其中，进行极化和方向图协同重构时x极化方向图、y极化方向图、左旋圆极化方向图及右旋圆极化方向图重构的干涉图样阻抗分布中有源超表面单元(11)的表面阻抗Z_co-x(x,y)、Z_cro-y(x,y)、Z_LCP(x,y)及Z_RCP(x,y)的计算公式分别为：

其中x、y分别表示有源超表面单元(11)中心相对于馈源(2)的横、纵坐标，X_s为不同工作状态有源超表面单元(11)的平均阻抗，M为不同工作状态有源超表面单元(11)的最大阻抗与X_s的差值，k₀为自由空间中传播常数，和θ₀分别为波束指向的方位角和俯仰角，k_t为表面波在天线表面上传播的波数，φ(x,y)为有源超表面单元(11)与馈源(2)在方位面的夹角。

2.根据权利要求1所述的一种极化和方向图协同重构的有源超表面天线，其特征在于，所述馈源(2)，采用单极子天线结构，且单极子天线圆柱导体的中心与辐射器(1)的中心法线重合。

3.根据权利要求1所述的一种极化和方向图协同重构的有源超表面天线，其特征在于，所述有源器件(115)，采用变容二极管或PIN二极管。

4.根据权利要求1所述的一种极化和方向图协同重构的有源超表面天线，其特征在于，所述直流供电金属化过孔(114)，位于第二金属贴片(113)的中心位置。