[發(fā)明專利]一種共口徑頻率可重構(gòu)片上縫隙陣列天線及使用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810376898.0
• 申請(qǐng)日: 2018-04-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108711671B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周永剛;劉少斌;聞樂(lè)天;陳鑫;唐丹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q1/38
• 分類號(hào): H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q5/321;H01Q19/10;H01Q21/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張弛

1.一種共口徑頻率可重構(gòu)片上縫隙陣列天線，其特征在于，包括從上到下依次層疊的硅基可重構(gòu)輻射器層、PCB饋線層、反射腔體；所述硅基可重構(gòu)輻射器層包括本征層、覆蓋在本征層上的絕緣隔離層，覆蓋在絕緣隔離層表面的金屬層；所述本征層中設(shè)有縫隙，縫隙中設(shè)有若干個(gè)成一列排列的S-PIN單元以及給S-PIN單元提供直流偏置的金屬跳線；通過(guò)使若干S-PIN單元中的一部分S-PIN單元導(dǎo)通、而另一個(gè)部分S-PIN單元截止，以控制陣列天線的工作頻率和S-PIN單元間距，最終實(shí)現(xiàn)縫隙陣列天線的頻率可重構(gòu)；所述S-PIN單元設(shè)置6個(gè)，當(dāng)陣列天線工作在低頻工作頻段，2個(gè)S-PIN單元正偏導(dǎo)通、4個(gè)S-PIN單元反偏截止，此時(shí)硅基可重構(gòu)輻射器層的金屬縫隙被分隔成了4個(gè)低頻縫隙單元；當(dāng)陣列天線工作在高頻工作頻段，4個(gè)S-PIN單元正偏導(dǎo)通，2個(gè)S-PIN單元反偏截止，此時(shí)輻射器層的金屬縫隙被分隔成了4個(gè)高頻縫隙單元。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列天線，其特征在于：所述S-PIN設(shè)置為N-P-N結(jié)構(gòu)，即中間為P+區(qū)、P+區(qū)兩側(cè)為N+區(qū)，且P+區(qū)與N+區(qū)之間為I區(qū)；當(dāng)激發(fā)指定的S-PIN導(dǎo)通時(shí)，將該指定的S-PIN中的P+區(qū)和N+區(qū)的載流子注入I區(qū);原本呈現(xiàn)絕緣介質(zhì)態(tài)的I區(qū)變成導(dǎo)通金屬態(tài)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的陣列天線，其特征在于：對(duì)S-PIN單元提供直流偏置的金屬跳線位于絕緣隔離層內(nèi)，且金屬跳線采用“蛇形彎曲”結(jié)構(gòu)，金屬跳線與金屬層之間通過(guò)絕緣隔離層實(shí)現(xiàn)直流絕緣。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的陣列天線，其特征在于：所述的PCB饋線層包括了與硅基可重構(gòu)輻射器層相連接的直流引線、兩種狀態(tài)下的共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)微波饋電裝置；通過(guò)共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的射頻地與金屬層之間的耦合來(lái)實(shí)現(xiàn)共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)到微帶線結(jié)構(gòu)的共地，所述微帶線結(jié)構(gòu)為PCB饋線層上的微帶線以及硅基可重構(gòu)輻射器層上覆蓋在絕緣隔離層表面的金屬層。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的陣列天線，其特征在于：所述PCB饋線層下方設(shè)有金屬盒體，反射腔體設(shè)置在該金屬盒體中。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的陣列天線，其特征在于：在PCB饋線層采用了部分區(qū)域穿孔的處理，用以加工裝配時(shí)重構(gòu)輻射器層與PCB層之間的絕緣膠的排出。

7.一種如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的共口徑頻率可重構(gòu)片上縫隙陣列天線的使用方法，其特征在于：

當(dāng)陣列天線工作在低頻工作頻段，將其中特定S-PIN單元正偏導(dǎo)通、其余S-PIN單元反偏截止，正偏導(dǎo)通的S-PIN單元將縫隙“切割”成低頻縫隙單元，微波信號(hào)通過(guò)PCB饋線層耦合到低頻縫隙單元中后，將微波信號(hào)輻射至自由空間；而當(dāng)陣列天線工作在高頻工作頻段，將其中特定S-PIN單元正偏導(dǎo)通，其余S-PIN單元反偏截止，正偏導(dǎo)通的S-PIN單元“切割”成高頻縫隙單元，微波信號(hào)通過(guò)PCB饋線層耦合到高頻縫隙單元中后，將微波信號(hào)輻射至自由空間。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的使用方法，其特征在于：所述S-PIN單元設(shè)置6個(gè)，當(dāng)陣列天線工作在低頻工作頻段，2個(gè)S-PIN單元正偏導(dǎo)通、4個(gè)S-PIN單元反偏截止，此時(shí)硅基可重構(gòu)輻射器層的金屬縫隙被分隔成了4個(gè)低頻縫隙單元，四路微波信號(hào)從信號(hào)源通過(guò)低頻端口通入共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)形式的微波傳輸線結(jié)構(gòu)，通過(guò)PCB饋線層到硅基可重構(gòu)輻射器層的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，通過(guò)阻抗變換結(jié)構(gòu)將微波信號(hào)耦合到4個(gè)低頻縫隙單元中，最終將微波信號(hào)輻射至自由空間；而當(dāng)陣列天線工作在高頻工作頻段，4個(gè)S-PIN單元正偏導(dǎo)通，2個(gè)S-PIN單元反偏截止，此時(shí)輻射器層的金屬縫隙被分隔成了4個(gè)高頻縫隙單元，四路微波信號(hào)從信號(hào)源通過(guò)高頻端口通入共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)形式的微波饋電波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，通過(guò)PCB饋線層到硅基可重構(gòu)輻射器層的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，通過(guò)阻抗變換結(jié)構(gòu)將微波信號(hào)耦合到4個(gè)高頻縫隙單元中，最終將微波信號(hào)輻射至自由空間。