[發明專利]一種用于同時同頻全雙工通信的全息人工阻抗表面

有效

• 申請號: 201911354489.1
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN111129732B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 李家林;姚鳴;李華
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q15/14;H01Q19/10;H01Q21/28
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 張冉

1.一種用于同時同頻全雙工通信的全息人工阻抗表面，其特征在于，包括全息人工阻抗表面陣面和四個半車輪狀饋電結構；全息人工阻抗表面陣面由金屬貼片單元周期性排布而成；金屬貼片單元包括方形金屬貼片(1)、介質板(7)和金屬地板(4)；方形金屬貼片(1)位于介質板(7)的上表面，金屬地板(4)位于介質板(7)的下表面；

四個半車輪狀饋電結構位于介質板(7)的上表面，四個半車輪狀饋電結構分別位于全息人工阻抗表面陣面四邊的中心位置；四個半車輪狀饋電結構所在的陣面上表面位置處的方形金屬貼片缺損；

第一半車輪狀饋電結構(3)與第二半車輪狀饋電結構(6)的結構和朝向相同，第三半車輪狀饋電結構(2)與第四半車輪狀饋電結構(5)的結構和朝向相同；第一半車輪狀饋電結構(3)與第二半車輪狀饋電結構(6)都是開槽的第一半圓形金屬貼片，沿第一半圓形金屬貼片的弧度方向開有六個梯形槽，每個梯形槽的尺寸相同；第三半車輪狀饋電結構(2)與第四半車輪狀饋電結構(5)都由加載七個矩形枝節的第二半圓形金屬貼片與外層的弧形金屬條帶構成，七個矩形枝節沿第二半圓形金屬貼片的徑向方向尺寸相同；

不同金屬貼片單元的方形金屬貼片尺寸不同，金屬地板(4)和方形金屬貼片(1)的邊長差為g，g隨頻率和金屬貼片單元的位置變化。

2.根據權利要求1所述的用于同時同頻全雙工通信的全息人工阻抗表面，其特征在于，全息人工阻抗表面陣面由金屬貼片單元呈為65×65周期排布而成，金屬地板(4)的邊長為3mm，介質板(7)的厚度h＝1.5mm，相對介電常數ε_r＝2.65；第一半圓形金屬貼片的圓心到末端的距離為7.07mm，梯形槽上底為0.48mm，下底為1.27mm，高為1.5mm；第二半圓形金屬貼片的內層半圓形從圓心到枝節末端距離為6.56mm，從圓心到外層弧形金屬條帶的距離為7.06mm；弧形金屬條帶的寬度為0.12mm。

3.根據權利要求2所述的用于同時同頻全雙工通信的全息人工阻抗表面，其特征在于，g的求取方法為：

對金屬貼片單元進行阻抗提取：

以g作為變量，在電磁仿真軟件中設置弗洛奎周期邊界條件進行仿真，得到一組g與金屬貼片單元表面阻抗Z_surf的對應數據，通過數值計算軟件進行曲線擬合，建立g與表面阻抗Z_surf的關系：

Z_surf＝-209.5×g³+533.5×g²-504×g+344.6 (1)

建立全息陣面：

設陣面中心為坐標原點，水平、垂直方向分別為x軸與y軸，兩對饋電結構(3、2與5、6)分別記為端口1、端口3與端口2、端口4，其距離坐標原點d₁、d₃與d₂、d₄，則饋源的場可表示為：

其中，x和y分別為橫縱坐標，k_t為位于全息人工阻抗表面上的橫向傳播常數，k_t＝302m^-1，為饋源的初始相位；

4個端口饋電后達到的輻射效果相同，因此輻射場形式相同：

其中，ψ_obj為全息人工阻抗表面中輻射波場，k為自由空間波的傳播常數，是輻射波束的方位角，θ_L是輻射波束的俯仰角，是輻射波束的相位，φ_r＝0時為線極化，φ_r＝arcos[y/(x²+y²)^1/2]時為圓極化；

根據不同的x，y確定不同位置上陣元的表面阻抗：

其中，M＝0.3，Re表示取實部，上標*表示取共軛；

至此，將式(1)與式(4)聯立，即可根據需求的輻射場與設定的饋源場得到不同位置上金屬貼片所對應的g。