[发明专利]一种电控辐射方向图可重构天线

权利要求书

1.一种电控辐射方向图可重构天线，其特征在于步骤如下：

(1)选择天线的工作频率f；

(2)确定人工结构材料整个单元结构尺寸，以及其组成单元的金属结构和基底材料，所述金属结构选择开口的“工”字型金属结构；所述基底材料参数包括介电常数_r、磁导率；

(3)在“工”字型金属结构的中心开口处加上变容二极管，然后在传播方向叠放10层人工结构材料，利用电磁仿真软件计算单元的透过谱S₂₁并提取S₂₁的位相，连续改变变容二极管的电容值，记录对应透过谱位相，绘制位相-电容C曲线；

(4)沿三个相互垂直方向周期排列“工”字型人工材料即可得到天线模型，三个相互垂直方向为水平、竖直和前后，在竖直方向排布单元数为M，M＞4，水平方向排布成N个区域N＞10，每个区域包括单元数为P，P≥1；前后叠放的层数为10层，所有单元结构完全相同；

(5)根据步骤(3)仿真得到位相-电容C曲线，设定N个线性渐变的位相，位相差为和对应的电容，在N个区域在不同区域加载不同的反偏电压值，变容二极管的电容值与外加的反偏电压有关，不同的区域选择不同电压值则对应不同电容值，最终确保水平面N个区域出射面的位相线性渐变；

(6)制作上述天线，加载电容、导线外加电压源，将制作的天线放置产生类似平面波的天线口面上，通过控制不同区域的电压值，即可以重构天线方向图。

2.根据权利要求1所述的一种电控辐射方向图可重构天线，其特征在于：所述步骤(1)中所选择的天线工作频率在微波波段。

3.根据权利要求1所述的一种电控辐射方向图可重构天线，其特征在于：所述步骤(2)的人工结构材料在X、Y、Z三个方向的排布周期p_x，p_y，p_z均在亚波长量级，小于天线波长的十分之一。

4.根据权利要求1所述的一种电控辐射方向图可重构天线，其特征在于：所述步骤(2)中金属为铝或者铜。

5.根据权利要求1所述的一种电控辐射方向图可重构天线，其特征在于：所述步骤(2)中的基底材料为具有非磁性的各种微波介质材料，其介电常数在2-10之间，磁导率为1。

6.根据权利要求1所述的一种电控辐射方向图可重构天线，其特征在于：所述步骤(3)提取透过谱S₂₁的位相可以通过计算单元的散射参数中的S₂₁得到，具体计算为：先建好人工结构材料单元仿真模型，设置周期边界条件。在入射波的前后两个方向设置port1和port2.通过有限元法计算，即得到散射参数，散射参数包括反射谱幅度和位相，透过谱的幅度和位相。

7.根据权利要求1所述的一种电控辐射方向图可重构天线，其特征在于：所述步骤(3)绘制位相-电容C曲线是在单元其它参数都不改变的前提下，通过仿真软件的参数扫描功能连续改变电容值，得到的一系列的位相。

8.根据权利要求1所述的一种电控辐射方向图可重构天线，其特征在于：所述步骤(4)天线模型为长方形块体材料，长方体长、宽、高分别为p_x＊N＊P、p_y＊M、10＊p_z。

9.根据权利要求1所述的一种电控辐射方向图可重构天线，其特征在于：所述步骤(5)中的反偏电压是根据可变容易的电压V-电容特性和设定的线性渐变的N个位相确定的，具体的操作步骤为：确定位相；然后根据位相-电容C曲线，确定所需的电容值；再根据可变电容器的电压V-电容C曲线选择偏置电压。

10.根据权利要求1所述的一种电控辐射方向图可重构天线，其特征在于：所述步骤(5)中产生类似平面波天线包括喇叭天线或者波导缝隙天线，其口径应与人工材料口面一致，馈电口为标准的波导。