[實用新型]一種快速復合調控的渦旋電磁波天線

有效

• 申請號: 202020164293.8
• 申請日: 2020-02-12
• 公開（公告）號: CN211455950U
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 李暉;康樂;張雯;董可
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q1/50;H01Q3/34;H01Q21/24
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 張皎

本實用新型公開的一種快速復合調控的渦旋電磁波天線，包括由下至上依次設置的第一介質基板及第二介質基板，第二介質基板上方設置有第三介質基板，第三介質基板與所述第二介質基板之間間隔有空氣層；第一介質基板的下表面印制有金屬饋電網絡，第一介質基板的上表面印制有與其形狀大小相同的金屬地板，第二介質基板的上表面印制有四個金屬輻射片；第三介質基板包括有在同一平面上設置的四個形狀大小相同的圓形的第三介質基板單元；每個第三介質基板單元的下表面均印制有同樣半徑的圓形的金屬耦合貼片；還包括有四個饋電探針單元。該天線能進一步克服重構時性能單一和陣列饋網結構復雜的問題。

技術領域

本實用新型屬于無線通信技術領域，具體涉及一種快速復合調控的渦旋電磁波天線。

背景技術

在人工智能蓬勃發展并成為全球熱點的背景下，大數據、物聯網、智能化技術也正在不斷融合和進步。這些技術都需要高容量化、集成化、高適應度、智能化的通信設備作為有力支撐，但是目前頻譜資源面臨著異常緊張的現況，緩解新型業務與高容量之間的矛盾是非常必要的。針對上述問題，常采用的解決方案是頻分復用、時分復用、碼分復用、空分復用等技術，分別對應著頻率、時間、碼型及空間等被人們廣泛認知的維度分量。對于這些技術雖然得到較充分的開發與利用，但它們仍受到頻譜資源和傳統調制技術的限制，較難滿足無線通信未來超高速率發展的需求。而軌道角動量技術將復用技術維度延伸到模態這一新的物理參量上來。由于OAM波束的模態階數理論上可以為任意值，并且不同模態階數的OAM波束相互正交，借助這一固有優勢可將同頻多路信號調制到OAM波束上，實現在同一載頻上的多路信息復用傳輸，實現綠色、高速、安全的傳輸。

在現有的研究中，可通過螺旋相位板或者光柵等類光學方法激發渦旋波束，也可通過陣列天線或者超材料的電磁學方法激勵出渦旋波束。與此同時，智能化實現多模態可重構技術，可擴展軌道角動量天線的應用領域并提高天線的通信速率、環境適應能力、抗干擾能力。對于這一領域已有學者做了相關研究如，2017年Q.Liu等人在傳統微帶饋電網絡中加載可調的PIN二極管，并利用PIN管的導通/截止形成不同的饋電結構，進而產生兩種不同配置的陣元激勵相位，并通過此原理設計了一種具有+1和-1兩種重構模態的偶極子圓形陣列。2018年Y.Y.Wang等人采用耦合探針饋電的圓形貼片天線作為基礎模型，通過對天線的寬帶饋電網絡合理布局設計及對其中的PIN管進行編碼，實現了5種OAM波束的電調可重構功能。2018年L.Li等人選用平面螺旋天線作為陣元建立8元寬帶圓極化UCA，通過陣元機械旋轉形成步進量為-135°～135°的7種相位差，從而在保持饋電網絡等幅同相激勵的同時，產生6種模態的渦旋電磁波束。上述最新研究成果都已經實現了軌道角動量天線良好的重構功能，但也存在一些局限性，如可重構參數單一，機械調控方式時精度較低、切換速度慢；移相饋電網絡的結構相對復雜，并需要數量較多的調控元件。

此外，圓極化天線具有抗多徑反射干擾與消除“法拉第旋轉”效應的功能，因此一直是天線領域的研究熱點。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種快速復合調控的渦旋電磁波天線，利用圓極化技術增強天線的抗干擾能力，同時將天線極化方式與軌道角動量電磁波模態進行復合式重構，克服重構時性能單一和陣列饋網結構復雜的問題，并采用電調方式提高重構時的精度和速度。

本實用新型所采用的技術方案是，一種快速復合調控的渦旋電磁波天線，包括由下至上依次設置的第一介質基板及第二介質基板，第二介質基板上方設置有第三介質基板，第三介質基板與所述第二介質基板之間間隔有空氣層；第一介質基板與第二介質基板的形狀均為大小相同的正方形；第一介質基板的下表面印制有金屬饋電網絡，第一介質基板的上表面印制有與其形狀大小相同的正方形的金屬地板，第二介質基板的上表面印制有四個形狀大小相同的圓環形狀的金屬輻射片，四個金屬輻射片均勻分布在同一圓周上；第三介質基板包括有在同一平面上設置的四個形狀大小相同的圓形的第三介質基板單元，四個第三介質基板單元分別位于四個金屬輻射片的正上方，四個第三介質基板單元與四個所述金屬輻射片一一對應設置；每個第三介質基板單元的下表面均印制有同樣半徑的圓形的金屬耦合貼片；