[实用新型]超材料及平板卫星通信天线

说明书

技术领域

本实用新型涉及通信领域，具体而言，涉及一种嵌套结构的超材料及平板卫星通信天线。 

背景技术

平板卫星通信天线是由天线面、馈源、高频头、卫星接收机等组成。天线面负责将卫星信号反射到馈源内。馈源通常是一个用于收集卫星信号的喇叭，又称波纹喇叭。其主要功能有两个：一是将天线接收的电磁波信号收集起来，变换成信号电压，供给高频头。二是对接收的电磁波进行极化转换。高频头(亦称降频器)是将馈源送来的卫星信号进行降频和信号放大然后传送至卫星接收机。一般可分为C波段频率LNB(3.7GHz-4.2GHz,18-21V)和Ku波段频率LNB(10.7GHz-12.75GHz,12-14V)。高频头的工作流程是先将卫星高频信号放大至数十万倍后再利用本地振荡电路将高频讯号转换至中频950MHz-2050MHz，以供同轴电缆的传输及卫星接收机的解调和工作。卫星接收机是将高频头输送来的卫星信号进行解调，解调出卫星电视图像或数字信号和伴音信号。 

为了实现对电磁波进行调制以达到信号波束沿指定方向射出的目的，相关技术中，譬如在反射阵列天线中，需要使用能对入射电磁波进行任意相位调制的导电几何结构功能单元体系，比如，在一层板面上按一定规律排列元胞尺寸约为半波长量级的同一系列但参数不同的金属贴片单元对电磁波起到调制作用，该导电几何结构单元体系在该元胞尺寸下能够通过参数的变化实现覆盖360度以上的相位调制能力，但其元胞尺寸并未向更小的方向发展；再比如，在纵向层叠的多个板面上排布元胞尺寸相同但形状不同或个体尺寸不同的导电几何结构，通过叠加后的相互作用实现单层导电几何结构所不具备的较大的电磁波相位调制作用。 

由上述相关技术中的方案可见，通过使用单层半波长量级元胞尺寸的金属贴片导电几何结构与介质基材进行结合以实现对电磁波相位的调制量达到或超过360度，会导致所设计的导电几何结构板面元胞尺寸较大、离散程度较高。在此基础上，由于导电几何结构是根据单元中心位置所对应的相位分布进行设计的，因此元胞尺寸越大其非中心位置带来的相位调制误差越大，即离散化程度引入的误差越大。由此可见，在此种方案中，元胞尺寸远小于半波长的导电几何结构体系能够较好地缓解离散化引起的误差，但小尺寸导电几何结构普遍难以实现满足应用需求的电磁波调制覆盖范围，即达到或超过360度。另外，在另一种解决方案中，多层导电几何结构共同作用实现相位调制能力的做法会在一定程度上增加整体的厚度和加工工艺复杂度。 

针对相关技术中导电几何结构的电磁波调制能力不足的问题，目前尚未提出有效的解决方案。 

实用新型内容

本实用新型提供了一种超材料及平板卫星通信天线，以至少解决上述问题。 

根据本实用新型的一个方面，提供了一种包括至少一个超材料片层，所述超材料片层包括基材和附着在所述基材上的多个导电几何结构，所述导电几何结构是由导电材料制成的具有几何图形的平面或立体结构，所述导电几何结构包括：第一子结构，用于在第一频段内与所述基材共同作用产生电磁波的第一相位调制覆盖范围；第二子结构，嵌套于所述第一子结构的外侧，用于在所述第一频段内与所述基材共同作用产生所述电磁波的第二相位调制覆盖范围，其中，所述第二相位调制覆盖范围与所述第一相位调制覆盖范围相叠加得到所述导电几何结构的相位调制覆盖范围。 

优选地，所述第一子结构包括相互垂直且仅有一个交叉点的两个工字形结构；或所述第一子结构包括十字框形结构；或所述第一子结构包括方形结构。 

优选地，所述第二子结构是框形结构，嵌套于所述第一子结构的外侧，所述框形结构与所述第一子结构的形状相应。 

优选地，所述多个导电几何结构中至少两个导电几何结构是不同的。 

优选地，所述超材料片层为多层，其中，所述多层超材料片层中至少两个超材料片层具有相同的导电几何结构；或所述多层超材料片层中至少两个超材料片层具有不同的导电几何结构。 

优选地，所述至少两个超材料片层具有相同的导电几何结构是指在所述至少两个超材料片层中每一个超材料片层都具有相同形状和相同排布的多个导电几何结构；所述至少两个超材料片层具有不同的导电几何结构是指至少一个超材料片层上的多个导电几何结构在至少以下之一上与其他超材料片层的多个导电几何结构不同：所述多个导电几何结构的形状，所述多个导电几何结构的排布。 

根据本实用新型的另一个方面，提供了一种平板卫星通信天线，所述天线包括天线面，所述天线面包括上述第一至六项方案中任一项所述的超材料和设置在所述超材料一侧的反射层。