[發明專利]二維掃描變容管有源超表面電磁透鏡天線

有效

• 申請號: 201811616349.2
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109698408B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 吳錫東;戴少鵬;周金芳
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01Q15/02
• 分類號: H01Q15/02;H01Q19/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜;邱啟旺

1.一種二維掃描變容管有源超表面電磁透鏡天線，其特征在于，包括聚焦透鏡、二維掃描陣列、墊片、支撐柱、喇叭天線和底座；所述聚焦透鏡為超表面電磁透鏡，所述二維掃描陣列為超表面；所述二維掃描陣列、聚焦透鏡、支撐柱均通過墊片依次連接，所述支撐柱固定在底座上，所述喇叭天線固定在底座上，所述喇叭天線的喇叭口朝向聚焦透鏡；所述二維掃描陣列由兩個一維掃描陣列：x方向掃描陣列和y方向掃描陣列在z方向疊加而成，y方向作為極化方向，z方向作為透鏡對稱軸方向；

所述聚焦透鏡采用多層超表面，每層包含介質基板，介質基板的下表面刻蝕周期性排布的金屬圖案單元，每個金屬圖案單元為外正方形環嵌套內正方形環；相鄰的兩層間為分隔層，填充空氣、泡沫或介質基板；設計聚焦透鏡中金屬圖案單元的尺寸，使得該金屬圖案單元的相移能夠補償在陣列設計中該金屬圖案單元所在位置的待補償相移；

所述一維掃描陣列采用變容管有源超表面，其包括周期性排布的金屬圖案單元，每個金屬圖案單元為外環嵌套內貼片，外環與內貼片之間通過兩個方向相反的變容二極管相連；

所述x方向掃描陣列沿y方向相鄰的兩個金屬圖案單元之間接有電阻，y方向作為列方向，偏置線加載在每一列的其中一個金屬圖案單元上；所述y方向掃描陣列沿x方向相鄰的兩個金屬圖案單元之間接有微帶，x方向作為行方向，偏置線加載在每一行的其中一個金屬圖案單元上。

2.如權利要求1所述的一種二維掃描變容管有源超表面電磁透鏡天線，其特征在于，該天線為全封閉結構。

3.如權利要求1所述的一種二維掃描變容管有源超表面電磁透鏡天線，其特征在于，所述支撐柱為圓筒狀，所述墊片為圓環狀，所述支撐柱與墊片的材料均為ABS塑料，所述支撐柱內壁貼有吸波材料。

4.如權利要求1所述的一種二維掃描變容管有源超表面電磁透鏡天線，其特征在于，通過調節外正方形環尺寸、內正方形環尺寸、介質基板尺寸、分隔層厚度和相鄰金屬圖案單元的間距，使得聚焦透鏡的透射率優于-1dB，可調相移范圍大于360°。

5.如權利要求1所述的一種二維掃描變容管有源超表面電磁透鏡天線，其特征在于，所述一維掃描陣列采用多層變容管有源超表面，每層包含介質基板，介質基板的下表面刻蝕周期性排布的金屬圖案單元，每個金屬圖案單元為外正方形環嵌套內正方形貼片，外正方形環與內正方形貼片之間通過兩個方向相反的變容二極管相連。

6.如權利要求1所述的一種二維掃描變容管有源超表面電磁透鏡天線，其特征在于，所述一維掃描陣列采用多層變容管有源超表面，每層包含介質基板，介質基板的下表面刻蝕周期性排布的金屬圖案單元，每個金屬圖案單元為外圓形環嵌套內圓形貼片，外圓形環與內圓形貼片之間通過兩個方向相反的變容二極管相連。

7.如權利要求5或6所述的一種二維掃描變容管有源超表面電磁透鏡天線，其特征在于，所述一維掃描陣列相鄰的兩層間為分隔層，填充空氣、泡沫或介質基板。