[發(fā)明專利]基于全息超表面的共形表面波天線

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910301006.5
• 申請日: 2019-04-15
• 公開（公告）號: CN110011069B
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊銳;解萌
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: H01Q19/02
• 分類號: H01Q19/02;H01Q15/00;H01Q9/30;H01Q1/50
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 陳宏社;王品華

1.一種基于全息超表面的共形表面波天線，其特征在于：包括全息阻抗表面(1)和單極子饋源(2)，其中：

所述全息阻抗表面(1)，包括m×n個(gè)周期性排布的阻抗表面單元(11)，m≥40，n≥40，所述阻抗表面單元(11)包括介質(zhì)板(111)、印制在介質(zhì)板(111)上表面中心位置的方形金屬貼片(112)和下表面的金屬地板(113)；所述全息阻抗表面(1)的中間部分為圓柱狀曲面，該圓柱狀曲面曲率變化方向的兩端分別連接有平面結(jié)構(gòu)，且兩個(gè)平面結(jié)構(gòu)共面，所有阻抗表面單元(11)的表面阻抗基于全息原理的干涉圖分布，所述方形金屬貼片(112)的尺寸通過其所處位置的表面阻抗確定，所有方形金屬貼片(112)形成明暗相間的V字形條紋；

所述單極子饋源(2)固定在全息阻抗表面(1)中任意一個(gè)平面結(jié)構(gòu)上；

所述全息阻抗表面(1)通過將單極子饋源(2)產(chǎn)生的圓柱形表面波調(diào)制成平整的平面波前，實(shí)現(xiàn)在該全息阻抗表面(1)端射方向上的高定向性波束；

所述基于全息原理的干涉圖分布，其對應(yīng)的參考波為單極子饋源(2)產(chǎn)生的圓柱形表面波，對應(yīng)的目標(biāo)波為全息阻抗表面(1)端射方向上的輻射平面波，其中：

圓柱形表面波的電場ψ_ref的表達(dá)式為：

輻射平面波的電場ψ_obj的表達(dá)式為：

其中，k₀為自由空間波數(shù)，n為全息阻抗表面的平均表面折射率，r₁為全息阻抗表面上任意一點(diǎn)沿表面與單極子饋源的距離，為全息阻抗表面上任意一點(diǎn)相對于單極子饋源所在位置的位置矢量，為輻射平面波的波矢，其中：

在平面結(jié)構(gòu)部分，沿著平面直角坐標(biāo)系的x軸正方向，即則平面結(jié)構(gòu)上各阻抗表面單元的表面阻抗Z_s基于全息原理的干涉圖分布表達(dá)式

為：Z_s＝j(luò)[X+Mcos(k₀nr₁-k_tx)]

在圓柱狀曲面結(jié)構(gòu)部分，沿著圓柱狀曲面的圓周方向，在柱坐標(biāo)系中，輻射平面波的波矢表示為則在圓柱狀曲面結(jié)構(gòu)上各阻抗表面單元的表面阻抗Z_s基于全息原理的干涉圖分布表達(dá)式為：

Z_s＝j(luò)[X+Mcos(k₀nr₁-k_ρRφ)]

其中，k_t為輻射平面波沿x方向的切向波數(shù)，R為圓柱狀曲面的曲率半徑，φ表示圓柱狀曲面圓周上任意一點(diǎn)對應(yīng)的圓心角，k_ρ為輻射平面波沿著圓柱面圓周方向的波數(shù)，X和M分別表示平均表面阻抗的大小和調(diào)制深度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全息超表面的共形表面波天線，其特征在于：所述阻抗表面單元(11)，其中的方形金屬貼片(112)的中心位于介質(zhì)板(111)的中心法線上，且方形金屬貼片(112)兩條對角線與所在介質(zhì)板(111)表面的兩條對角線重合，該阻抗表面單元(11)的表面阻抗Z_s與方形金屬貼片(112)的尺寸的關(guān)系式為：

Z_s＝-69.9458g³+248.9734g²-321.6618g+303.6017

其中，g為介質(zhì)板的邊長與方形金屬貼片邊長之間的差。