[发明专利]超材料板、反射面天线系统及电磁波反射调节方法

说明书

技术领域

本发明涉及天线技术，尤其涉及一种超材料板、反射面天线系统及电磁波反射调节方法。

背景技术

相对于正馈天线而言，偏馈天线的馈源和高频头的安装位置不在与天线中心切面垂直且过天线中心的直线上。因此，偏馈天线没有馈源阴影的影响，在天线面积，加工精度，接收频率相同的前提下，偏馈天线的增益大于正馈天线。但现今常见的微波天线系统，无论正馈天线还是偏馈天线，它们都是旋转抛物面的截面，只是截取的位置不同而已。正馈天线是旋转抛物面被与旋转抛物面旋转轴同心的圆柱面截得的那部分曲面，偏馈天线则是旋转抛物面被与旋转抛物面旋转轴不同心的圆柱面截得的那部分曲面。

此外，正馈天线和偏馈天线的馈源和高频头的安装位置必定在旋转抛物面的焦点上。这是由旋转抛物面的特性所决定的。

但是，传统的反射面天线是抛物面天线，这种抛物面天线的物体外形较为笨重，天线的剖面较高。由于在实际工程领域中，往往对天线的体积，重量，剖面等有严格要求甚至限制，这种传统的抛物面反射面天线并不实用。而且，这种抛物面天线无法准确地解决大角度电磁波入射的同相反射问题。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，针对现有技术中抛物面反射面天线在体积、重量和剖面上可能不满足需求的缺陷，提供一种超材料板、反射面天线系统及电磁波反射调节方法，可实现超薄天线，并能够精确地对反射波束进行调控。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种超材料板，与发射电磁波的馈源通信连接，包括非金属材料制成的基底，所述超材料板还包括设置在所述基底上并用于将从所述馈源发射到所述超材料板上的电磁波以相同的出射相位反射的金属微结构。

在本发明所述的超材料板中，所述基底为板状，所述金属微结构为平面结构并包括外框部和内框部，且所述金属微结构设置在所述基底的至少一表面上。

在本发明所述的超材料板中，所述金属微结构的外框部和内框部均为金属线并共同形成回字形。

在本发明所述的超材料板中，所述金属微结构的外框部的金属线的宽度与所述金属微结构的内框部的金属线的宽度、所述金属微结构的两个框部之间的距离均相等。

相应地，本发明还提供了一种反射面天线系统，包括用于发射电磁波的馈源，所述反射面天线系统还包括以上任一项所述的超材料板，所述超材料板装设在所述馈源的焦散区内，所述基底的一面面向所述馈源设置，另一面背向所述馈源设置，且所述金属微结构设置于所述基底的面向所述馈源的一面和/或背向所述馈源的一面上。

在本发明所述的反射面天线系统中，所述馈源包括以相控阵阵列方式排布的多个初级辐射器。

在本发明所述的反射面天线系统中，所述初级辐射器包括喇叭天线，或者波导缝隙天线，或者微带天线。

在本发明所述的反射面天线系统中，所述反射面天线系统还包括与所述馈源通信连接的后端馈电网络，其中，所述后端馈电网络用于实现对所述馈源发射的电磁波的波束调节。

在本发明所述的反射面天线系统中，所述后端馈电网络包括由移相器、放大器构成的射频电路。

在本发明所述的反射面天线系统中，所述反射面天线系统还包括结构连接件，用于连接所述超材料板与所述馈源。

另一方面，本发明还提供了一种电磁波反射调节方法，包括：

在以上任意一项所述的反射面天线系统中，根据馈源发射电磁波的规律，获取电磁波到达所述超材料板表面的相位分布；

调节超材料板上的至少一个金属微结构的属性参数，使所述超材料板表面反射出的电磁波的出射相位相等。

在本发明所述的电磁波反射调节方法中，还包括：预先仿真得到各种属性参数的金属微结构对不同频率电磁波的反射补偿相位Arg（S11），生成金属微结构数据库；

其中，所述调节超材料板上的至少一个金属微结构的属性参数，使所述超材料板表面反射出的电磁波的出射相位相等的步骤具体包括：

根据所述电磁波到达所述超材料板表面的相位（in）以及期望得到的电磁波出射相位（out），计算满足关系式的反射补偿相位；

根据计算得到的所述反射补偿相位，在所述金属微结构数据库中查找对应的金属微结构的属性参数；

在所述超材料板上设置相应属性参数的金属微结构。

在本发明所述的电磁波反射调节方法中，所述属性参数包括材料、形状、尺寸、线宽和/或线距。