[發明專利]方向圖可編程超材料天線陣列設計方法

在審

• 申請號: 201911130723.2
• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN112909518A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 楊華斌;雷東
• 申請（專利權）人: 北京道古視界科技有限公司
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q21/06;H01Q15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種方向圖可編程超材料天線陣列設計方法，該天線陣列由單個輻射單元組成，輻射貼片位于饋電波導縫隙頂部，波導縫隙和輻射貼片之間是超材料層，電磁波通過縫隙激勵輻射貼片，輻射貼片將電磁波向空間輻射，通過精確調控陣列中單元的幅度和相位，電磁波在空間疊加，形成所需指向的波束，本發明給出了方向圖可編程超材料陣列天線單元的排布方式，陣列單元的排布方式包括等邊三角形陣列排布、矩形陣列排布、環形陣列排布，每種排布方式都可以通過相應算法實現對天線陣列方向圖的控制。

技術領域

本發明涉及超材料陣列天線技術領域，尤其涉及方向圖可編程超材料天線陣列設計方法。

背景技術

天線是在無線傳輸中用以發送和接收電磁波能量的重要元件，讓使用者可不受地形限制，而順利地利用無線通訊系統進行信息傳輸。目前各種產品所應用的天線，其設計方法與使用材質均不相同。選用適當的天線，有助于提升傳輸特性，同時也能降低生產成本。

相控陣天線間距受掃描角度影響，間距設計的目的是控制陣列副瓣水平，并且天線隨著掃描角度的增加，單元間距會適當減小。

方向圖可編程超材料陣列天線是具有陣列結構的天線，每個天線單元通過驅動系統精確獨立調控每個單元的輻射狀態，輻射場會在特定方向干涉疊加，形成所需指向的波束。每個單元輻射強度的調控通過驅動電路系統實現，單元之間存在相位差，包含饋電傳導到相位差和空間輻射波程差（）。通過對單元相位差和輻射強度的控制實現波束指向偏轉。空間輻射波程差由單元排布方式決定。單元排布方式決定相位控制精度，如果單元排布過于密集，單元間耦合相應增加，排布過于稀疏導致相位控制精度偏低。

發明內容

本發明提供了方向圖可編程超材料天線陣列設計方法，以解決上述技術問題中提到的問題。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：一種方向圖可編程超材料天線陣列設計方法，該天線陣列由單個輻射單元組成，輻射貼片位于饋電波導縫隙頂部，波導縫隙和輻射貼片之間是超材料層，電磁波通過縫隙激勵輻射貼片，輻射貼片將電磁波向空間輻射，通過精確調控陣列中單元的幅度和相位，電磁波在空間疊加，形成所需指向的波束。

優選的，所述陣列排布方式是等邊三角形排列方式，等邊三角形陣列排布方式包含單元分布形狀和單元之間相對間距，單元分布于等邊三角形的三個頂點，每個單元之間的間距由傳導波長確定。

優選的，所述陣列排布方式是矩形排列方式，矩形陣列排布方式包含單元分布形狀和單元之間橫向距離、縱向距離，所述單元之間橫向距離、縱向距離均由傳導波長確定。

優選的，所述陣列排布方式是環形排列方式，環形陣列排布方式包含單元分布形狀、環形間距、外圓環插入單元的方式，單元分布于同心圓環上，同心圓環的間距由傳導波長確定。

與現有技術相比：本發明給出了方向圖可編程超材料陣列天線單元的排布方式，陣列單元的排布方式包括等邊三角形陣列排布、矩形陣列排布、環形陣列排布，每種排布方式都可以通過相應算法實現對天線陣列方向圖的控制，提供的可編程超材料陣列天線陣列排布方式，具有較低的單元耦合相應，陣列相位調控更精確。

附圖說明

圖1為本發明方向圖可編程超材料陣列天線單元結構；

圖2為本發明方向圖可編程超材料陣列天線的等邊三角形陣列排布方式；

圖3為本發明方向圖可編程超材料陣列天線的矩形陣列排布方式；

圖4為本發明方向圖可編程超材料陣列天線的環形陣列排布方式。

具體實施方式

如圖1所示，方向圖可編程超材料陣列天線的陣列由單個輻射單元組成，輻射貼片位于饋電波導縫隙頂部，波導縫隙和輻射貼片之間是超材料層，電磁波通過縫隙激勵輻射貼片，輻射貼片將電磁波向空間輻射，通過精確調控陣列中單元的幅度和相位，電磁波在空間疊加，形成所需指向的波束。