[发明专利]全息人工阻抗表面共形天线

摘要

本发明公开了一种全息人工阻抗表面共形天线，人工阻抗表面结构包括金属贴片、介质层和金属层，不同尺寸的金属贴片对应不同的表面阻抗，且表面阻抗分布基于全息原理的干涉图分布，其中，所述全息原理的干涉图分布对应的参考波为表面波，目标波为辐射平面波。本发明对全息人工阻抗表面进行了共形化处理，使之能和复杂物体共形，实现了将平面全息天线共形到任意复杂物体曲面上，从而形成任意的辐射。

主权项

全息人工阻抗表面共形天线，人工阻抗表面结构包括金属贴片、介质层和金属层，其特征在于：不同尺寸的金属贴片对应不同的表面阻抗，且表面阻抗分布基于全息原理的干涉图样分布，其中，所述全息原理的干涉图分布对应的参考波为表面波，目标波为辐射平面波；所述介质层的背面为金属层，正面均匀分布有相同尺寸单元，不同尺寸的金属贴片分别设置在相同尺寸单元上；所述目标波设置为笔形辐射平面波，写成如下形式：Wrad=e-jk0→·r→;]]>所述参考波为柱形表面波时，写成如下形式：Wref=e-jk0nr;]]>柱坐标系当中，其中，(x0,y0)是馈电点位置，是阻抗表面上任意位置到激励点的位置矢量，为自由空间总的波矢量，n为阻抗表面平均有效折射率，kx、ky和kz是的三个分量，h是锥的高度，rc是锥的底面半径，ρ为金属柱载体的半径，为柱坐标系中的圆周角；所述参考波为激励起的表面波，由平均有效折射率决定，平均有效折射率通过单元晶格仿真得到，单元晶格包括介质层和其上方的正方形金属贴片，在介质层下设置电壁来表示金属地板，仿真得出平均有效折射率如下所示：n=cktω=cφaω;]]>c是自由空间当中的光速，kt是阻抗表面上的波数，它等于2*π/λ，ω是角频率，等于2*π*frequency，a是固定的晶格长度，φ是晶格之间的相位差；所述仿真时通过下式来计算单元晶格表面阻抗：ηeff=∫CellExHyds;]]>该关系式由电场Ex和磁场Hy的平均比值确定；所述仿真单元晶格得到的表面阻抗值，通过改变金属贴片的尺寸，得到对应的阻抗值，得出阻抗随着贴片之间间隙变化的阻抗曲线，通过阻抗曲线拟合出对应的方程：η＝0.4326*gap3+90.4567*gap2‑287.9529*gap+393.8877；根据并结合正弦阻抗调制关系得到人工阻抗表面的表面阻抗；η=j(X+MRe[Wrad·Wref*]);]]>其中，X是平均阻抗，M是调制深度，将此两个方程联合得出人工阻抗表面结构。