[發明專利]一種基于固態等離子體的多波束掃描陣列天線

有效

• 申請號: 201910383899.2
• 申請日: 2019-05-08
• 公開（公告）號: CN110148841B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 章海鋒;劉婷;李文煜;馬宇
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H01Q15/14
• 分類號: H01Q15/14;H01Q19/10;H01Q13/02
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 牛莉莉

1.一種基于固態等離子體的多波束掃描陣列天線，其特征在于：包括工作在X波段的饋源喇叭，表面具有可重構性的固態等離子體的陣列單元構成的單層反射陣列，以及控制固態等離子體的激勵模塊，每個反射陣列單元的底層為銅質底板，中間層為介質基板，最上層為由固態等離子體構成的上層貼片；

所述單層反射陣列由48×24即1152個經過計算得到的反射陣列單元組成，中心間隔14mm，將陣列均分為兩部分，其中，陣列左半部分經激勵模塊激勵后為單元結構一、右半部分經激勵模塊激勵后為單元結構二；

所述單元結構一包括中心的正方形結構，所述正方形結構的外部為菱形框和八角環構成；所述正方形結構置于單元結構一的中心位置，其中線與外部菱形框的對角線相重合，所述正方形結構的邊長為a，所述菱形框由外接圓半徑分別為1.3a、1.1a的菱形相減而得，最外圍八角環由邊長為2.6a的正方形和外接圓半徑為1.7a的菱形融合后減去外接圓半徑為1.45a的菱形而得；

所述單元結構二由中心“十”字形和外部的兩個正方形環構成；所述中心“十”字結構由兩個長邊為1.6a、短邊為0.2a的長方形組合而成，小正方形環由邊長為a、0.6a的正方形相減而得，大正方形環由邊長為2a、1.7a的正方形相減而得。

2.根據權利要求1所述的基于固態等離子體的多波束掃描陣列天線，其特征在于：所述固態等離子體由GaAs-PIN單元組成的陣列實現，當半導體GaAs-PIN單元處于未激發的本征狀態時，不具有能夠傳輸電磁波信號的特性，相當于介質；當半導體GaAs-PIN單元中的載流子濃度達到10¹⁸cm^-3時，單元表現為類金屬特性，可用作天線的基礎輻射單元。

3.根據權利要求1所述的基于固態等離子體的多波束掃描陣列天線，其特征在于：所述激勵模塊控制激發每一個可重構像素以組成不同尺寸、位置的反射陣列單元，即通過激勵不同位置的GaAs-PIN單元，快速加載可重構單元組成的單元結構，實現波束在空間中的波束掃描。

4.根據權利要求1所述的基于固態等離子體的多波束掃描陣列天線，其特征在于：每個單元最上層通過編程方式實現對等離子體構成的上層貼片的狀態進行調控，從而使平面陣列反射天線達到在X波段特定頻率區域范圍工作的要求，所述平面陣列反射天線由結構單元周期排列而成，工作時在激勵源喇叭的照射下，反射陣列產生相應角度的輻射波束方向。

5.根據權利要求4所述的基于固態等離子體的多波束掃描陣列天線，其特征在于：所述上層貼片由固態等離子體構成，GaAs-PIN單元之間有隔離層隔開，通過其兩端加載偏置電壓進行激勵；GaAs-PIN單元未激勵時，固態等離子體表現出介質特性，即為未激勵狀態；GaAs-PIN單元激勵時表現為金屬特性，即為激勵狀態；貼片單元分別通過等離子體激勵源進行激勵，等離子體激勵源的通斷狀態通過編程來實現控制。

6.根據權利要求1所述的基于固態等離子體的多波束掃描陣列天線，其特征在于：所述介質基板是長、寬都為12mm，厚度為3mm的長方體，其材料為FR4_epoxy，介電常數為4.4，損耗角正切值為0.02；陣列單元的底部為銅質底板，長和寬也為12mm。

7.根據權利要求1所述的基于固態等離子體的多波束掃描陣列天線，其特征在于：所述饋源喇叭的工作頻段為X波段，饋源喇叭位于反射陣列中心的正上方距反射陣列表面288mm處。