[發(fā)明專利]一種波束可獨立掃描的雙頻衍射天線

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711407414.6
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108134214A
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李歡;冉立新
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: H01Q19/06
• 分類號: H01Q19/06;H01Q15/02;H01Q15/00;H01Q13/06;H01Q3/44;H01Q5/20;H01Q5/307
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發(fā)明公開了一種波束可獨立掃描的雙頻衍射天線。天線包括饋源、一塊亞波長厚度的微波介質(zhì)板以及布置在微波介質(zhì)板上的多個周期單元，每個周期單元包括兩個尺寸不同的H型人工子單元結(jié)構(gòu)。H型人工子單元結(jié)構(gòu)主要由叉指金屬電極、分別連接在叉指金屬電極兩側(cè)的兩個H型金屬電極以及叉指金屬電極中布置的電調(diào)微波二極管構(gòu)成；兩個H型人工子單元結(jié)構(gòu)各自為獨立可調(diào)的電諧振結(jié)構(gòu)，具有各自的諧振頻率和透明頻率。本發(fā)明依據(jù)人工表面的特殊色散現(xiàn)象，實現(xiàn)了一種波束可獨立掃描的雙頻衍射天線，具有結(jié)構(gòu)簡單，造價低等優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于波束可重構(gòu)衍射天線領(lǐng)域，公開了一種波束可獨立掃描的雙頻衍射天線。

背景技術(shù)

衍射是電磁波中的基本物理現(xiàn)象，其已被廣泛用于波束聚焦、分光、波束準(zhǔn)直、微波及光學(xué)波束掃描。基于衍射原理，典型的衍射器件包括光柵和菲涅爾衍射區(qū)板。在微波領(lǐng)域，衍射區(qū)板已被用于設(shè)計高定向天線和近場聚焦透鏡。近年來，在毫米波頻段，基于光控半導(dǎo)體技術(shù)，波束掃描的衍射天線實驗證實。光控半導(dǎo)體技術(shù)利用光照強度實現(xiàn)半導(dǎo)體材料對電磁波的透明與非透明控制。然而該種方法需要空間光學(xué)調(diào)制器，導(dǎo)致其系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜，造價昂貴，且不易于實現(xiàn)快速的電學(xué)控制。由于衍射區(qū)板設(shè)計與頻率相關(guān)，不同的頻率需要的區(qū)板形狀不同。在傳統(tǒng)技術(shù)中，只能針對單一頻率進行區(qū)板特性設(shè)計，這導(dǎo)致目前實現(xiàn)的衍射天線均為單頻天線。理論上，要實現(xiàn)多頻衍射天線，需要獲得一種可在多頻進行電磁通斷控制的媒質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決背景技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明公開了一種波束可獨立掃描的雙頻衍射天線。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

所述天線包括饋源、一塊亞波長厚度的微波介質(zhì)板以及布置在微波介質(zhì)板上的多個周期單元構(gòu)成。每個周期單元包括兩個尺寸不同的H型人工子單元結(jié)構(gòu)，H型人工子單元結(jié)構(gòu)主要由叉指金屬電極、分別連接在叉指金屬電極兩側(cè)的兩個H型金屬電極以及叉指金屬電極中布置的電調(diào)微波二極管構(gòu)成。

每個周期單元具有三個諧振頻率和兩個透明頻率，透明頻率位于相鄰兩個諧振頻率之間，并且兩個透明頻率靠近三個諧振頻率中諧振頻率較低的兩個。

由微波介質(zhì)板及其上布置的周期單元構(gòu)成衍射區(qū)板，衍射區(qū)板布置在饋源的前方，微波介質(zhì)板上通過各個周期單元的諧振頻率設(shè)置實現(xiàn)衍射區(qū)板的雙頻透明形狀，即通過各個周期單元的諧振頻率調(diào)節(jié)透明頻率，通過調(diào)節(jié)透明頻率設(shè)置實現(xiàn)衍射區(qū)板的透明形狀，兩個頻率對應(yīng)的透明區(qū)域的不同分布。

諧振頻率設(shè)置具體是通過分別改變兩個諧振頻率來實現(xiàn)兩個頻率上傳輸系數(shù)的打開與關(guān)閉。

每個周期單元中，所述的兩個H型人工子單元結(jié)構(gòu)各自為獨立可調(diào)的電諧振結(jié)構(gòu)，兩個H型人工子單元結(jié)構(gòu)具有各自的諧振頻率，且每個諧振頻率附近存在一個透明頻率；通過分別調(diào)節(jié)加載在兩個H型人工子單元結(jié)構(gòu)中電調(diào)微波二極管的偏置電壓實現(xiàn)諧振頻率和透明頻率的改變，從而調(diào)整雙頻衍射區(qū)板的兩種透明形狀，進而實現(xiàn)獨立的雙頻衍射波束掃描。

兩種透明形狀是指雙頻衍射區(qū)板上兩個H型人工子單元結(jié)構(gòu)各自對應(yīng)的透明區(qū)域分布。雙頻衍射區(qū)板上不同的透明區(qū)域分布導(dǎo)致具有不同的透明形狀。

通過分別控制加載到兩個H型人工子單元結(jié)構(gòu)各自電調(diào)微波二極管上的偏置電壓，在同一周期單元中實現(xiàn)兩個諧振頻率的獨立調(diào)節(jié)。

所述饋源為寬帶矩形波導(dǎo)口天線。