[發明專利]基于超表面的凸面共形渦旋場反射面天線

有效

• 申請號: 201810584514.4
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN108963461B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 楊銳;高東興;高鳴;李冬;張澳芳;李佳成
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01Q13/02
• 分類號: H01Q13/02;H01Q15/00;H01Q15/14;H01Q15/16;H01Q19/19
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

1.一種基于超表面的凸面共形渦旋場反射面天線，包括載體(1)、主反射鏡(2)、饋源(3)和支撐結構(4)，主反射鏡(2)與載體(1)共形,饋源(3)采用角錐喇叭天線，支撐結構(4)由四根硬質塑料棍組成，用于固定饋源(3)；其特征在于：

所述載體(1)采用凸面結構；

所述主反射鏡(2)采用基于廣義斯涅爾定律構建的相位突變凸面超表面結構，其包括主介質層(21)、主反射層(22)和主相位調控層(23)，該主相位調控層(23)由m×n個均勻排布的主金屬環微結構(231)組成，且每個主金屬環微結構的散射參數相位不同，所有主金屬環微結構(231)按螺旋狀整體分布，用于產生渦旋電磁波，m≥12，n≥12；

所述主金屬環微結構(231)按螺旋狀整體分布，用于產生渦旋電磁波，每個主金屬環微結構(231)的尺寸由其所在位置的入射電磁波相對于主反射鏡(2)的入射角θ_i和相位補償數值Φ(x,y,z)決定；以主反射鏡(2)上表面中心為坐標原點建立笛卡爾坐標系，x軸沿柱面彎曲方向，y軸沿柱面母線方向，z軸與x軸和y軸垂直；

每個主金屬環微結構(231)的所在位置相位補償數值Φ(x,y,z)計算如下：

其中dΦ＝k(sinθ_i-sinθ_r)dr表示Φ(x,y,z)對r的導數，θ_i為入射電磁波相對于主反射鏡(2)的入射角，θ_r為反射電磁波相對于主反射鏡(2)的反射角，k為電磁波傳播常數，f為主反射鏡(2)焦距，M表示電磁渦旋的模態值，θ為渦旋角度，Φ₀為任意常數相位值；

所有主金屬環微結構(231)，從中心到邊緣的相位梯度逐漸變大。

2.根據權利要求1所述的天線，其特征在于：載體(1)采用的凸面結構為凸狀拋物面柱形結構，且沿柱形表面母線的垂直方向從中心到兩側邊緣向下彎曲，彎曲程度遵從開口向下的拋物面方程，中心厚度大于邊緣厚度。

3.根據權利要求1所述的天線，其特征在于：所述主介質層(21)為凸面結構，主相位調控層(23)印制在主介質層(21)的上表面，主反射層(22)印制在主介質層(21)的下表面。

4.根據權利要求1所述的天線，其特征在于：所述饋源(3)為角錐喇叭天線，分為波導部分和張角部分，且波導部分位于張角部分的上方，張角部分最下端開口面正對主反射鏡(2)；饋源(3)的相位中心位于張角部分最下端開口面中心，該相位中心與主反射鏡(2)的焦點重合。