[发明专利]一种不等功率分配的聚焦传输反射阵天线设计方法

摘要

本发明公开了一种不等功率分配的聚焦传输反射阵天线设计方法，本发明的实现步骤是：(1)生成反射阵天线单元；(2)确定反射阵天线的规模；(3)绘制补偿相位表；(4)确定能量接收焦点信息；(5)计算反射阵天线各单元的补偿相位；(6)调整反射阵天线单元十字金属贴片的长度；(7)构造反射阵天线；(8)生成复权值矩阵。本发明提出一种不等功率分配的聚焦传输反射阵天线设计方法，以实现反射电磁超表面的多馈源多焦点不等功率分配的的近场聚焦特性，满足无线通信与无线传感网络的多输入多输出MIMO需求。

主权项

1.一种不等功率分配的聚焦传输反射阵天线设计方法，其特征在于，按照实际无线能量多输入多输出MIMO传输需要的接收端数目和每一个接收端需要的接收电场幅度，确定反射阵天线的能量接收焦点数目和接收电场幅度，实现无线能量聚焦传输各能量接收焦点的不等功率分配，该方法步骤包括如下：(1)生成反射阵天线单元：将一个十字形金属贴片设置于介质基板的中心位置，构成一个单层十字结构的反射阵天线单元；(2)确定反射阵天线的规模：在xoy坐标平面中，将多个单层十字结构的反射阵天线单元，按照X×Y排布成平面阵列的反射阵天线，其中，X表示单层十字结构的反射阵单元的行数，4≤X≤50，Y表示单层十字结构的反射阵单元的列数，4≤Y≤50；(3)绘制补偿相位表：将反射阵天线单元的十字形金属贴片的长度La，在其取值范围内，对La的每一个取值依次进行仿真，得到与长度La每个取值分别对应的反射相位，将长度La的每一个取值和与其分别对应的反射相位绘制成一个补偿相位表；(4)确定能量接收焦点信息：(4a)按照实际无线能量多输入多输出MIMO传输需要的接收端数目NA，确定能量接收焦点的总数N，N＝NA；(4b)按照实际无线能量多输入多输出MIMO传输每一个接收端需要的接收电场幅度大小确定每个能量接收焦点各自对应的D_n，(5)按照下式，计算反射阵天线各单元的补偿相位：其中，Δφ(xz,yz)表示在平面坐标系的中心坐标为(xz,yz)的反射阵天线第z个单元所需要的补偿相位，arg表示取幅角操作，N表示有效能量接收焦点的总数，∑表示求和操作，n表示能量接收焦点的序号，Dn表示第n个能量接收焦点位置的接收电场幅度，exp表示以自然数e为底的指数操作，j表示虚部符号，k0表示自由空间的波数，|·|表示取绝对值操作，Fn表示在xoy平面坐标系中自原点到第n个能量接收焦点的距离矢量，rz表示在xoy平面系中自坐标原点到第z个反射阵天线单元中心的距离矢量，M表示有效反射阵天线馈源的总数，m表示反射阵天线馈源的序号，Em表示第m个反射阵天线馈源的发射电场幅度，Tm表示在xoy平面上坐标中自原点到第m个反射阵天线馈源的距离矢量；(6)调整反射阵天线单元十字金属贴片的长度：从补偿相位表中，查找与反射阵天线各单元的补偿相位对应的反射阵天线单元十字金属贴片的长度；(7)构造反射阵天线：用反射阵天线单元的结构、反射阵天线的规模、反射阵单元十字金属贴片的长度，构造平面反射阵天线。