[發(fā)明專利]一種可集成低剖面數(shù)字編碼天線

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910981023.8
• 申請日: 2019-10-16
• 公開（公告）號: CN110718755B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設計）人: 蔣衛(wèi)祥;徐鵬;崔鐵軍
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q3/38;H01Q15/00;H01Q21/00;H01Q21/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 徐紅梅

本發(fā)明公開了一種可集成低剖面數(shù)字編碼天線，該天線由多個編碼天線單元陣列組成，其中，編碼天線單元由上至下依次包括相位控制層、基礎天線層和饋電網(wǎng)絡層，饋電網(wǎng)絡層為編碼天線提供電磁輻射源，基礎天線層用于產(chǎn)生電磁輻射波，相位控制層通過改變其超表面的結(jié)構(gòu)大小用以控制編碼天線的輻射相位，從而實現(xiàn)不同電磁波束的輻射。本發(fā)明在控制天線的電磁輻射方面有很大的突破，使得天線的電磁輻射與數(shù)字編碼相融合，能夠很好地將數(shù)字世界和物理世界進行結(jié)合；而且制造簡單、操作方便，和以前的改進方式相比具有絕對優(yōu)勢，在實際中具有很高的應用前景。

技術(shù)領域

本專利所屬電磁學領域，涉及電磁波輻射調(diào)控以及電磁超材料，具體涉及一種可集成低剖面數(shù)字編碼天線。

背景技術(shù)

隨著無線技術(shù)在通信和傳感器網(wǎng)絡中的日益廣泛應用，以及對小型終端和移動設備的要求，尺寸小于自由空間一個波長的電小天線近年來受到了廣泛的關注。電小天線的潛在應用包括通信系統(tǒng)、RFIDs和生物醫(yī)學系統(tǒng)。此外，軍用、無人機、個人通信系統(tǒng)等對電小天線也有一定的要求。在天線的設計過程中，效率高、易于構(gòu)建、易于與其他通信設備集成、所需帶寬和增益等是天線設計過程所需考慮的重要特性。在某些特殊情況下，當需要波束掃描時，天線的設計會更加復雜，需要將天線阻抗與饋源電路很好地匹配。一般來說，陣列天線的饋電是電小天線的關鍵，通常的方法是采用饋電網(wǎng)絡或數(shù)字電路的形式。然而，眾所周知，饋電網(wǎng)絡或數(shù)字電路體積大、復雜度高、成本高、使用不便。因此，研制新型的用于微波區(qū)域輻射波控制的電小天線饋電機構(gòu)仍然是一個挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)新穎、高效的7.29GHz的2-bit可集成低剖面數(shù)字編碼天線；對電磁輻射波進行處理，可以有效地調(diào)制輻射電磁波。改善電小天線的饋電形式具有體積大、復雜度高、成本高、使用不便的現(xiàn)狀，使得編碼天線具有實現(xiàn)波束偏轉(zhuǎn)、多波束和對編碼天線進行數(shù)學運算的能力。

技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種可集成低剖面數(shù)字編碼天線，該天線由多個編碼天線單元陣列組成，其中，編碼天線單元由上至下依次包括相位控制層、基礎天線層和饋電網(wǎng)絡層，饋電網(wǎng)絡層為編碼天線提供電磁輻射源，基礎天線層用于產(chǎn)生電磁輻射波，相位控制層通過改變其超表面的結(jié)構(gòu)大小用以控制編碼天線的輻射相位，從而實現(xiàn)不同電磁波束的輻射。

可選的，饋電網(wǎng)絡層包括第一基板，以及印刷在第一基板上的饋電網(wǎng)絡，第一基板沒有設置饋電網(wǎng)絡的一側(cè)面與基礎天線層貼合，并通過過孔與基礎天線層的對稱開環(huán)諧振器電連接。

可選的，第一基板為Rogers04350基板。

可選的，基礎天線層包括第二基板、設置在第二基板一側(cè)面的金屬板以及設置在第二基板另一側(cè)面的對稱開環(huán)諧振器，其中，金屬板與饋電網(wǎng)絡層貼合，開環(huán)諧振器與相位控制層貼合。

可選的，相位控制層包括第一超表面、第二超表面、第三超表面、第三基板、第四基板和第五基板，其中第一超表面設置在第三基板一側(cè)面，第二超表面設置在第四基板一側(cè)面，第三超表面設置在第五基板的一側(cè)面；且第三基板沒有設置第一超表面的一側(cè)面與第四基板設置第二超表面的一側(cè)面貼合，第四基板沒有設置第二超表面的一側(cè)面與第五基板設置第三超表面的一側(cè)面貼合，第五基板沒有設置第三超表面的一側(cè)面與基礎天線層貼合。

可選的，通過改變第一超表面、第二超表面和第三超表面的尺寸能夠使得諧振頻率改變，實現(xiàn)極化轉(zhuǎn)換對應的入射波的頻段可調(diào)性。

可選的，第一基板、第二基板和第三基板均為F4B基板。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：