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相位梯度超表面天线单元及天线

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-09-13 09:14:20

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| bayuegua123 | 2023-09-13 09:14:20

本发明公开了一种相位梯度超表面天线单元及天线,所述单元包括位于基板上的第一半环形SPP传输线和第二半环形SPP传输线,所述第一半环形SPP传输线以及第二半环形SPP传输线上形成有若干个辐射状设置的凸起部,所述第一半环形SPP传输线与第二半环形SPP传输线的两个自由端之间通过变容二极管进行连接,所述第一半环形SPP传输线与第二半环形SPP传输线通过两个变容二极管连接后形成环状结构,所述环状结构内的基板上设置有蝶形天线单元,所述第一金属化梯形部与第二金属化梯形部之间通过一个PIN二极管连接,所述第二金属化梯形部与第一金属化三角部之间通过PIN二极管连接。所述天线能够实现对电磁波的聚焦并提高天线增益。

本申请利用相位梯度超表面天线单元可以控制反射波反射方向的奇异特性,实现对电磁波的聚焦;通过偏馈的喇叭,将其辐射的球面波经超表面反射得到了平面波,很大程度上提高了天线的增益。超表面在功能上类似于衍射光学元件,它们都是用平面结构塑造不用用途的光束。然而,超表面设计结构具有前所未有的灵活性,这使得我们可以独立地构建超表面与光的电磁场分量的联系,这样一来,还能完全控制超表面的阻抗响应。这种控制不局限于单一波长,而是通过对超表面的构成要素进行合适的分散设计可以扩展到一定光谱范围。这些特点远远超出了普通衍射光学元件的能力,普通的衍射光学元件不能具体考虑表面阻抗设计和对特定的色散点进行精密调控。通俗的说,超表面通过将一个个不同相位的调制单元(天线)按一定规律的排列,实现一些调制波前的功能,并应用于很多领域,比如:隐身衣、雷达等。

超表面由于可在亚波长维度上实现对电磁波幅度、相位、极化等特性的灵活控制,因此可以应用于波束调控、极化调制、低RCS天线等领域。相位梯度超表面设计的关键是设计满足相移要求的单元。反射相位的调控是通过调节贴片的长度来实现的,在仿真软件中,通常在x和y方向上分别设置unit cell 边界条件以模拟无限边界条件。根据广义Snell 反射定律,相位梯度超表面可在其表面形成额外的平行波矢分量,从而对电磁波的反射进行调控。如果构成反射超表面单元的相位差按照抛物面分布,那么就可以实现对垂直入射电磁波的聚焦;相反,在超表面焦点处放置辐射球面波的馈源,球面波经超表面反射可以得到平面波,从而提高馈源增益。

北京星英联微波科技有限责任公司于2015年08月27日成立。团队核心成员:胡南; 谢文青; 刘建睿; 赵丽新; 刘爽等十余人,具备丰富的团队协作经验和实践能力。

超表面由于可在亚波长维度上实现对电磁波幅度、相位、极化等特性的灵活控制,因此可以应用于波束调控、极化调制、低RCS天线等领域。相位梯度超表面设计的关键是设计满足相移要求的单元。反射相位的调控是通过调节贴片的长度来实现的,在仿真软件中,通常在x和y方向上分别设置unit cell 边界条件以模拟无限边界条件。根据广义Snell 反射定律,相位梯度超表面可在其表面形成额外的平行波矢分量,从而对电磁波的反射进行调控。如果构成反射超表面单元的相位差按照抛物面分布,那么就可以实现对垂直入射电磁波的聚焦;相反,在超表面焦点处放置辐射球面波的馈源,球面波经超表面反射可以得到平面波,从而提高馈源增益。

前期技术团队自主研发出新技术新工艺新产品等,通过内部的技术转移中心(或技术转移办公室),以及外部的技术中介服务机构,以技术许可方式进行产业化推广