[發(fā)明專利]超材料板、反射面天線系統(tǒng)及電磁波反射調(diào)節(jié)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310557299.6
• 申請(qǐng)日: 2013-11-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103594791A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 不公告發(fā)明人
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H01Q1/38
• 分類號(hào): H01Q1/38;H01Q19/10;H01Q15/23
• 代理公司: 深圳市順天達(dá)專利商標(biāo)代理有限公司 44217
• 代理人: 汪麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及天線技術(shù)，尤其涉及一種超材料板、反射面天線系統(tǒng)及電磁波反射調(diào)節(jié)方法。

背景技術(shù)

相對(duì)于正饋天線而言，偏饋天線的饋源和高頻頭的安裝位置不在與天線中心切面垂直且過(guò)天線中心的直線上。因此，偏饋天線沒(méi)有饋源陰影的影響，在天線面積，加工精度，接收頻率相同的前提下，偏饋天線的增益大于正饋天線。但現(xiàn)今常見(jiàn)的微波天線系統(tǒng)，無(wú)論正饋天線還是偏饋天線，它們都是旋轉(zhuǎn)拋物面的截面，只是截取的位置不同而已。正饋天線是旋轉(zhuǎn)拋物面被與旋轉(zhuǎn)拋物面旋轉(zhuǎn)軸同心的圓柱面截得的那部分曲面，偏饋天線則是旋轉(zhuǎn)拋物面被與旋轉(zhuǎn)拋物面旋轉(zhuǎn)軸不同心的圓柱面截得的那部分曲面。

此外，正饋天線和偏饋天線的饋源和高頻頭的安裝位置必定在旋轉(zhuǎn)拋物面的焦點(diǎn)上。這是由旋轉(zhuǎn)拋物面的特性所決定的。

但是，傳統(tǒng)的反射面天線是拋物面天線，這種拋物面天線的物體外形較為笨重，天線的剖面較高。由于在實(shí)際工程領(lǐng)域中，往往對(duì)天線的體積，重量，剖面等有嚴(yán)格要求甚至限制，這種傳統(tǒng)的拋物面反射面天線并不實(shí)用。而且，這種拋物面天線無(wú)法準(zhǔn)確地解決大角度電磁波入射的同相反射問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中拋物面反射面天線在體積、重量和剖面上可能不滿足需求的缺陷，提供一種超材料板、反射面天線系統(tǒng)及電磁波反射調(diào)節(jié)方法，可實(shí)現(xiàn)超薄天線，并能夠精確地對(duì)反射波束進(jìn)行調(diào)控。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種超材料板，與發(fā)射電磁波的饋源通信連接，包括非金屬材料制成的基底，所述超材料板還包括設(shè)置在所述基底上并用于將從所述饋源發(fā)射到所述超材料板上的電磁波以相同的出射相位反射的金屬微結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明所述的超材料板中，所述基底為板狀，所述金屬微結(jié)構(gòu)為平面結(jié)構(gòu)并包括外框部和內(nèi)框部，且所述金屬微結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述基底的至少一表面上。

在本發(fā)明所述的超材料板中，所述金屬微結(jié)構(gòu)的外框部和內(nèi)框部均為金屬線并共同形成回字形。

在本發(fā)明所述的超材料板中，所述金屬微結(jié)構(gòu)的外框部的金屬線的寬度與所述金屬微結(jié)構(gòu)的內(nèi)框部的金屬線的寬度、所述金屬微結(jié)構(gòu)的兩個(gè)框部之間的距離均相等。

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種反射面天線系統(tǒng)，包括用于發(fā)射電磁波的饋源，所述反射面天線系統(tǒng)還包括以上任一項(xiàng)所述的超材料板，所述超材料板裝設(shè)在所述饋源的焦散區(qū)內(nèi)，所述基底的一面面向所述饋源設(shè)置，另一面背向所述饋源設(shè)置，且所述金屬微結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述基底的面向所述饋源的一面和/或背向所述饋源的一面上。

在本發(fā)明所述的反射面天線系統(tǒng)中，所述饋源包括以相控陣陣列方式排布的多個(gè)初級(jí)輻射器。

在本發(fā)明所述的反射面天線系統(tǒng)中，所述初級(jí)輻射器包括喇叭天線，或者波導(dǎo)縫隙天線，或者微帶天線。

在本發(fā)明所述的反射面天線系統(tǒng)中，所述反射面天線系統(tǒng)還包括與所述饋源通信連接的后端饋電網(wǎng)絡(luò)，其中，所述后端饋電網(wǎng)絡(luò)用于實(shí)現(xiàn)對(duì)所述饋源發(fā)射的電磁波的波束調(diào)節(jié)。

在本發(fā)明所述的反射面天線系統(tǒng)中，所述后端饋電網(wǎng)絡(luò)包括由移相器、放大器構(gòu)成的射頻電路。

在本發(fā)明所述的反射面天線系統(tǒng)中，所述反射面天線系統(tǒng)還包括結(jié)構(gòu)連接件，用于連接所述超材料板與所述饋源。

另一方面，本發(fā)明還提供了一種電磁波反射調(diào)節(jié)方法，包括：

在以上任意一項(xiàng)所述的反射面天線系統(tǒng)中，根據(jù)饋源發(fā)射電磁波的規(guī)律，獲取電磁波到達(dá)所述超材料板表面的相位分布；

調(diào)節(jié)超材料板上的至少一個(gè)金屬微結(jié)構(gòu)的屬性參數(shù)，使所述超材料板表面反射出的電磁波的出射相位相等。

在本發(fā)明所述的電磁波反射調(diào)節(jié)方法中，還包括：預(yù)先仿真得到各種屬性參數(shù)的金屬微結(jié)構(gòu)對(duì)不同頻率電磁波的反射補(bǔ)償相位Arg（S11），生成金屬微結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)；

其中，所述調(diào)節(jié)超材料板上的至少一個(gè)金屬微結(jié)構(gòu)的屬性參數(shù)，使所述超材料板表面反射出的電磁波的出射相位相等的步驟具體包括：

根據(jù)所述電磁波到達(dá)所述超材料板表面的相位（in）以及期望得到的電磁波出射相位（out），計(jì)算滿足關(guān)系式的反射補(bǔ)償相位；

根據(jù)計(jì)算得到的所述反射補(bǔ)償相位，在所述金屬微結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)中查找對(duì)應(yīng)的金屬微結(jié)構(gòu)的屬性參數(shù)；

在所述超材料板上設(shè)置相應(yīng)屬性參數(shù)的金屬微結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明所述的電磁波反射調(diào)節(jié)方法中，所述屬性參數(shù)包括材料、形狀、尺寸、線寬和/或線距。