本申請(qǐng)涉及天線，特別是涉及一種極化可調(diào)控的透射單元及方向圖可重構(gòu)透射陣天線。

背景技術(shù)：

1、隨著科學(xué)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，天線的研究也日新月異。

2、在無(wú)線通信系統(tǒng)中，電磁波極化的調(diào)控和方向圖的可重構(gòu)是極其重要的功能。應(yīng)用加載了二極管的透射超表面是一種既能實(shí)現(xiàn)控制電磁波極化模式和方向圖的一種新方法，其能夠通過(guò)合適的透射超表面改變?nèi)肷洳ǖ臉O化狀態(tài)；同時(shí)還能夠通過(guò)改變加載在透射超表面上的二極管的狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)方向圖可重構(gòu)。

3、隨著新一輪技術(shù)革命的到來(lái)，新一代通信系統(tǒng)追求更高效率，更強(qiáng)的抗干擾能力和對(duì)電磁波更靈活地調(diào)控。而傳統(tǒng)的天線體制難以實(shí)現(xiàn)以上提及的需求，于是，透射體制成為了新一代通信系統(tǒng)的另一種更具潛力的選擇。透射天線能通過(guò)輻射圓極化電磁波提高抗干擾能力，通過(guò)自身的體制實(shí)現(xiàn)效率提升，通過(guò)加載二極管實(shí)現(xiàn)更靈活地調(diào)控。

4、然而，目前透射體制下，既能實(shí)現(xiàn)線極化到圓極化調(diào)控又能實(shí)現(xiàn)1bit相位的天線的帶寬以及透射率都不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種極化可調(diào)控的透射單元及方向圖可重構(gòu)透射陣天線，能夠?qū)崿F(xiàn)透射轉(zhuǎn)換，支持方向圖可重構(gòu)。

2、一種極化可調(diào)控的透射單元，包括從上到下依次相疊的：第一貼片層、第一介質(zhì)層、地板層、第二介質(zhì)層以及第二貼片層；

3、所述第一貼片層包括：正方形的第一輻射貼片、環(huán)形的第二輻射貼片以及兩個(gè)連接第一輻射貼片與第二輻射貼片的二極管；所述第一輻射貼片設(shè)在所述第一介質(zhì)層的頂部中心，且對(duì)角線與所述第一介質(zhì)層的對(duì)角線共線；所述第二輻射貼片間隔套設(shè)在所述第一輻射貼片的外側(cè)，且內(nèi)環(huán)為正方形結(jié)構(gòu)、外環(huán)為圓形結(jié)構(gòu)；兩個(gè)所述二極管的工作狀態(tài)不同；所述第二輻射貼片的外環(huán)對(duì)應(yīng)第一介質(zhì)層對(duì)角線的位置上設(shè)有兩個(gè)向第一介質(zhì)層中心方向凹陷的加載槽；

4、所述第二貼片層用于x極化的反射和y極化的透射，或用于x極化的透射和y極化的反射，且所述第二貼片層與所述第一貼片層相連。

5、在一個(gè)實(shí)施例中，所述加載槽為四邊形槽，包括首尾相連的第一邊、第二邊、第三邊以及第四邊；其中，第一邊、第二邊以及第三邊均為直邊，第四邊為弧形邊；

6、所述第一邊以及所述第二邊關(guān)于第一介質(zhì)層的一條對(duì)角線呈軸對(duì)稱分布，所述第三邊的兩端分別與所述第一邊以及所述第二邊垂直相連，所述第四邊是所述第二輻射貼片的外環(huán)的一部分。

7、在一個(gè)實(shí)施例中，所述第二輻射貼片的內(nèi)環(huán)與所述第一輻射貼片等間隔設(shè)置。

8、在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一輻射貼片與所述第二輻射貼片之間的距離小于所述加載槽的寬度。

9、在一個(gè)實(shí)施例中，二極管的一端與第一輻射貼片的邊長(zhǎng)中點(diǎn)相連，另一端與第二輻射貼片的內(nèi)環(huán)邊長(zhǎng)中點(diǎn)相連。

10、在一個(gè)實(shí)施例中，所述第二貼片層包括：呈長(zhǎng)方形環(huán)狀結(jié)構(gòu)的第三輻射貼片以及呈矩形結(jié)構(gòu)的第四輻射貼片；

11、所述第三輻射貼片設(shè)在所述第二介質(zhì)層的底部中心，且邊長(zhǎng)分別與所述第二介質(zhì)層的邊長(zhǎng)平行設(shè)置；

12、所述第四輻射貼片的一端設(shè)在所述第三輻射貼片的內(nèi)環(huán)上，另一端向所述第二介質(zhì)層的中心延伸，以使所述第三輻射貼片與所述第四輻射貼片之間形成“u”形帶隙。

13、在一個(gè)實(shí)施例中，所述第四輻射貼片的一端垂直設(shè)在所述第三輻射貼片上長(zhǎng)度方向的內(nèi)環(huán)中點(diǎn)。

14、在一個(gè)實(shí)施例中，所述第三輻射貼片中對(duì)邊的寬度相等且相鄰邊的寬度不等，所述“u”形帶隙中對(duì)邊的寬度相等且相鄰邊的寬度不等。

15、在一個(gè)實(shí)施例中，以所述第三輻射貼片長(zhǎng)度方向的邊寬為a，以所述第三輻射貼片寬度方向的邊寬為b，以“u”形帶隙上位于第四輻射貼片兩側(cè)的邊寬為c，abc呈遞減的等差數(shù)列。

16、一種方向圖可重構(gòu)透射陣天線，包括：饋源以及多個(gè)所述的極化可調(diào)控的透射單元；

17、多個(gè)極化可調(diào)控的透射單元陣列分布，以形成透射陣列；

18、所述饋源與所述透射陣列的第二貼片層之間具有間隔。

19、上述極化可調(diào)控的透射單元，在頻率11.6ghz-12.5ghz間，能夠?qū)崿F(xiàn)y極化電磁波到圓極化的轉(zhuǎn)化，且具有高于80％的透射率和1bit相位分辨率，實(shí)現(xiàn)了電磁波的極化調(diào)控，具有寬帶特性，提升了天線的抗干擾能力和工作效率，同時(shí)也極大地?cái)U(kuò)大了天線的應(yīng)用場(chǎng)景。

20、上述方向圖可重構(gòu)透射陣天線，將透射單元進(jìn)行排布組陣，形成了圓極化透射超表面陣列，采用傳統(tǒng)輻射y極化電磁波的喇叭照射圓極化透射超表面陣列，能夠獲得圓極化電磁波。同時(shí)，通過(guò)改變圓極化透射超表面陣列的二極管狀態(tài)，能夠調(diào)整透射波的方向圖，在保證增益下降在3db范圍內(nèi)，天線的最大掃描角為20度。此外，饋源輻射的y極化電磁波，通過(guò)透射超表面后轉(zhuǎn)化為圓極化電磁波，并且通過(guò)改變加載在透射超表面的二極管來(lái)調(diào)整透射波的方向圖，實(shí)現(xiàn)方向圖可重構(gòu)。

技術(shù)特征：

1.一種極化可調(diào)控的透射單元，其特征在于，包括從上到下依次相疊的：第一貼片層、第一介質(zhì)層、地板層、第二介質(zhì)層以及第二貼片層；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極化可調(diào)控的透射單元，其特征在于，所述加載槽為四邊形槽，包括首尾相連的第一邊、第二邊、第三邊以及第四邊；其中，第一邊、第二邊以及第三邊均為直邊，第四邊為弧形邊；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的極化可調(diào)控的透射單元，其特征在于，所述第二輻射貼片的內(nèi)環(huán)與所述第一輻射貼片等間隔設(shè)置。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的極化可調(diào)控的透射單元，其特征在于，所述第一輻射貼片與所述第二輻射貼片之間的距離小于所述加載槽的寬度。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的極化可調(diào)控的透射單元，其特征在于，二極管的一端與第一輻射貼片的邊長(zhǎng)中點(diǎn)相連，另一端與第二輻射貼片的內(nèi)環(huán)邊長(zhǎng)中點(diǎn)相連。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的極化可調(diào)控的透射單元，其特征在于，所述第二貼片層包括：呈長(zhǎng)方形環(huán)狀結(jié)構(gòu)的第三輻射貼片以及呈矩形結(jié)構(gòu)的第四輻射貼片；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的極化可調(diào)控的透射單元，其特征在于，所述第四輻射貼片的一端垂直設(shè)在所述第三輻射貼片上長(zhǎng)度方向的內(nèi)環(huán)中點(diǎn)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的極化可調(diào)控的透射單元，其特征在于，所述第三輻射貼片中對(duì)邊的寬度相等且相鄰邊的寬度不等，所述“u”形帶隙中對(duì)邊的寬度相等且相鄰邊的寬度不等。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的極化可調(diào)控的透射單元，其特征在于，以所述第三輻射貼片長(zhǎng)度方向的邊寬為a，以所述第三輻射貼片寬度方向的邊寬為b，以“u”形帶隙上位于第四輻射貼片兩側(cè)的邊寬為c，abc呈遞減的等差數(shù)列。

10.一種方向圖可重構(gòu)透射陣天線，其特征在于，包括：饋源以及多個(gè)權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的極化可調(diào)控的透射單元；

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)屬于天線技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種極化可調(diào)控的透射單元及方向圖可重構(gòu)透射陣天線。極化可調(diào)控的透射單元包括第一貼片層、第一介質(zhì)層、地板層、第二介質(zhì)層以及第二貼片層；第一貼片層包括第一輻射貼片、第二輻射貼片以及兩個(gè)連接第一輻射貼片與第二輻射貼片的二極管；第一輻射貼片設(shè)在第一介質(zhì)層的頂部中心，且對(duì)角線與第一介質(zhì)層的對(duì)角線共線；第二輻射貼片間隔套設(shè)在第一輻射貼片的外側(cè)，且內(nèi)環(huán)為正方形結(jié)構(gòu)、外環(huán)為圓形結(jié)構(gòu)；兩個(gè)二極管的工作狀態(tài)不同；第二輻射貼片的外環(huán)對(duì)應(yīng)第一介質(zhì)層對(duì)角線的位置上設(shè)有兩個(gè)向第一介質(zhì)層中心方向凹陷的加載槽；第二貼片層與第一貼片層相連。本申請(qǐng)能夠?qū)崿F(xiàn)透射轉(zhuǎn)換，支持方向圖可重構(gòu)。

技術(shù)研發(fā)人員：李高升,田桂芝,劉奇,馬凌,張力,寧遠(yuǎn)帆,李金鵬,肖培
受保護(hù)的技術(shù)使用者：湖南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6