[发明专利]基于超表面的多波束高定向性三面夹角反射面天线

权利要求书

1.一种基于超表面的多波束高定向性三面夹角反射面天线，其特征在于：包括金属底板(1)、介质板(2)和N块直角隔离板(3)，N＝4、5、6；

所述介质板(2)和金属底板(1)形成上下层叠结构，所述介质板(2)的上表面印制有由多个周期性排布的金属方环结构(4)组成的面阵结构；

所述直角隔离板(3)，包括直角金属板(31)和附着在直角金属板(31)两个侧面的直角介质板(32)，所述两个侧面的直角介质板(32)的外表面印制有由多个周期性排布的金属方环结构(4)组成的面阵结构；

所述N块直角隔离板(3)固定在介质板(2)的上表面，与介质板(2)形成N个结构相同的三面夹角反射面单元；

所述三面夹角反射面单元的口径面中心位置附近设置有球面波馈源(5)，并通过与三面夹角反射面单元口径面的三个顶点连接的三个支撑杆(6)固定；

所述介质板(2)的上表面和所述附着在直角金属板(31)两个侧面的直角介质板(32)外表面印制的金属方环结构(4)的尺寸，是通过该金属方环结构(4)所在位置的坐标值、该金属方环结构(4)所在的三面夹角反射面单元对应的球面波馈源(5)所在位置坐标值，以及入射电磁波的入射角度确定的；

所述金属方环结构(4)，其对入射波提供的相位补偿值的计算公式为：

其中，k₀为自由空间中波数，r_i为球面波馈源(5)的相位中心距第i个对称金属环单元中心的距离；(x_i,y_i)为第i个对称金属环单元中心在xoy平面的位置坐标，为平面波出射方向，θ₀和分别为平面波出射方向与z轴和x轴的夹角。

2.根据权利要求1所述的基于超表面的多波束高定向性三面夹角反射面天线，其特征在于，所述金属底板(1)，采用板面大小与介质板(2)相同的正N边形。

3.根据权利要求1所述的基于超表面的多波束高定向性三面夹角反射面天线，其特征在于，所述直角隔离板(3)的板面形状为等腰直角三角形，所述N块直角隔离板(3)分别固定在介质板(2)上表面的中心点与N个顶点的连线上。

4.根据权利要求1所述的基于超表面的多波束高定向性三面夹角反射面天线，其特征在于，所述金属方环结构(4)，采用外边长为w₁、内边长为w₂的正方形金属环结构，通过调节外边长w₁和内边长w₂的尺寸，实现金属环对入射波的相位补偿。

5.根据权利要求1所述的基于超表面的多波束高定向性三面夹角反射面天线，其特征在于，所述球面波馈源(5)，采用矩形标准喇叭结构，该球面波馈源(5)的相位中心位于喇叭口径面中心位置，安装时，所述球面波馈源(5)的相位中心位于从三面夹角反射面单元顶点到三面夹角反射面单元口径面中心点连接线的延长线上。

6.根据权利要求5所述的基于超表面的多波束高定向性三面夹角反射面天线，其特征在于，所述球面波馈源(5)，其相位中心与三面夹角反射面单元口径面的距离，确定的原则为：所述球面波馈源(5)辐射的球面电磁波刚好全部照射入三面夹角反射面单元口径面，且没有能量外漏。