[發明專利]一種聚焦型超表面陣列天線

在審

• 申請號: 201910207918.6
• 申請日: 2019-03-19
• 公開（公告）號: CN110021822A
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 徐弼軍;閆夢瑤;孫志超;童鑫
• 申請（專利權）人: 浙江科技學院
• 主分類號: H01Q3/34
• 分類號: H01Q3/34;H01Q21/00;H01Q15/00;H01P1/18
• 代理公司: 杭州萬合知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 33294
• 代理人: 丁海華

本發明公開了一種聚焦型超表面陣列天線，該陣列天線由兩個以上移相單元排列組成的陣列相位板；所述移相單元包括介電層，介電層的表面設有方形環狀的金屬貼片，金屬貼片每邊的寬度相等；所述介電層的底部設有金屬接地層；所述的陣列相位板包括位于中心且金屬貼片面積最大的中心移相單元，中心移相單元向外且根據金屬貼片表面積從大到小呈包圍狀排列多層外部移相單元，每層外部移相單元的個數為n×8個，n為外部移相單元的層數，且1≦n本發明具有非常優越的入射波反射聚焦效果，反射效率可以達到70％以上，此外本發明結構簡單，移相單元的單位面積利用率高，而且具有制造工藝簡單、成本低廉的優點。

技術領域

本發明涉及一種聚焦型超表面陣列天線，屬于通信領域。

背景技術

超表面材料，或者稱為“平面超薄超材料”是由一系列低維度的電磁超材料組合而成，其獨特和優點之處是超表面只需要一個二元結構即可實現0到2π相位的連續控制，突破了傳統“體材料”的本質性限制，同時還具備尺寸、重量、容易制備及器件集成等諸多優勢。超表面材料利用電磁波與表面結構的作用引起的“相位突變”或“偏振突變”來控制光或電磁波的傳播，是一種“界面效應”，與通常超材料中的“體效應”機理完全不同。超表面材料開啟了一個新的物理領域及現象，在兩種天然材料的“界面”上展現了一種超越常規的控制電磁能流的能力。與傳統三維體超材料所觀察到的完全不同，超表面材料進一步拓展和延伸了體超材料的功能及應用，可以產生不同于那些大體積的多層結構的超材料的功能及應用，也可以解決許多傳統體超材料發展及應用中的重大難題，如工作帶寬、高損耗、高難度的昂貴制造工藝以及與應用系統的集成化困難等等。專利號為201610235825.0的中國發明專利公開了一種用于聚焦電磁波的超表面反射陣面，并具體公開了包括兩個以上移相單元排列組成的陣列相位板，移相單元包括介質板，介質板的表面設有金屬貼片，金屬貼片的中間設有上孔；介質板的底部設有金屬接地板，金屬接地板的中間設有下孔；介質板的中部設有金屬管，金屬管與上孔和下孔連通。但是該技術方案還存在著以下問題：1、介質板上的金屬貼片為圓形，圓形的金屬貼片覆蓋在方向的介質板時，其不能完全的覆蓋住介質板，移相單元的單位面積的利用率不高。2、該金屬貼片與金屬管的連通處不能完全的將入射波進行反射聚焦，會有一部分入射波經上孔折射進金屬管內，降低了入射波的聚焦效果。3、該專利需要對介質板進行設置金屬管，工藝較為復雜，增加了陣列天線的制造難度，成本較高。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種聚焦型超表面陣列天線。本發明具有非常優越的入射波反射聚焦效果，反射效率可以達到70％以上，此外本發明結構簡單，移相單元的單位面積利用率高，而且具有制造工藝簡單、成本低廉的優點。

為解決上述技術問題，本發明提供的技術方案如下：一種聚焦型超表面陣列天線，該陣列天線由兩個以上移相單元排列組成的陣列相位板；所述移相單元包括介電層，介電層的表面設有方形環狀的金屬貼片，金屬貼片每邊的寬度相等；所述介電層的底部設有金屬接地層；所述的陣列相位板包括位于中心且金屬貼片面積最大的中心移相單元，中心移相單元向外且根據金屬貼片表面積從大到小呈包圍狀排列多層外部移相單元，每層外部移相單元的個數為n×8個，n為外部移相單元的層數，且1≦n。

上述的聚焦型超表面陣列天線，所述的外部移相單元的層數為7層

前述的的聚焦型超表面陣列天線，所述的每一層中外部移相單元的表面的金屬貼片的表面積相同

前述的聚焦型超表面陣列天線，所述的移相單元的介電層和金屬接地層為正方形。

前述的聚焦型超表面陣列天線，所述介電層的邊長為10mm×10mm。

前述的聚焦型超表面陣列天線，所述的金屬貼片的厚度與金屬接地層的厚度均為t＝0.035mm。

前述的聚焦型超表面陣列天線，所述的介質層的介電常數為2.65，介質層的厚度為h＝1.60mm。