[发明专利]基于迂回相位的液晶阵列天线波束合成与指向控制方法

权利要求书

1.基于迂回相位的液晶阵列天线波束合成与指向控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

(S01)需要给定所期望的阵列天线在某个方向的辐射方向图函数;

(S02)需要对辐射方向图函数在阵列平面上的电磁场分布进行计算，进而得到天线在这一方向的辐射场对应的每一个辐射单元的辐射场;

(S03)对阵列平面上的电磁场的复振幅分布进行编码。对于一个具有M×N个阵列的天线，第mn个单元上待记录的电磁波复振幅为

其中，A_mn为归一化振幅，介于0和1之间，且包括0和1,0对应阵元不辐射电磁波，1对应阵元辐射最强电磁波的状态,通过外加电压独立调整每一个辐射单元中，液晶的偏转情况，可以实现对归一化振幅A_mn的调控,通过控制阵列天线中某些单元的开关状态，实现对相位的调控,从而对这一方向的辐射方向图在阵列平面上进行编码。

2.根据权利要求1所述的基于迂回相位的液晶阵列天线波束合成与指向控制方法，其特征在于：所述液晶阵列天线中所使用的液晶材料，在电场的作用下，可以发生极化。

3.根据权利要求2所述其特征在于基于迂回相位的液晶阵列天线波束合成与指向控制方法，其特征在于：所述液晶对微波毫米波的调控方法和辐射结构所形成的辐射单元组合而成的天线阵列结构包括以下结构：

（1）矩形栅格矩形边界二维阵列；

（2）矩形栅格矩形边界二维阵列；

（3）矩形栅格圆形边界二维阵列；

（4）矩形栅格六边形边界二维阵列；

（5）三角形栅格矩形边界二维阵列；

（6）三角形栅格圆形边界二维阵列；

（7）三角形栅格六边形边界二维阵列；

（8）圆环形阵列；

（9）同心圆环阵列；

（10）位于曲面上的二维共形阵列;

（11）具有不同栅格形状和不同边界的阵列分布形式。

4.根据权利要求2所述的基于迂回相位的液晶阵列天线波束合成与指向控制方法，其特征在于：不规则阵列的光场传播中，与此阵列分布对应的辐射单元间距为d，均匀分布的间距为d的阵列在θ方向传播的光线，在相邻辐射单元之间的光程差为dsinθ，当某处的辐射单元间距增大了△d后，该处辐射的电磁波与之相邻的单元辐射的电磁波之间的光程差变为（d+△d）sinθ，θ方向传播的电磁波在这一位置处引入了相位延迟，也叫迂回相位，延迟量为

。

5.根据权利要求4所述的基于迂回相位的液晶阵列天线波束合成与指向控制方法，其特征在于：液晶材料所具有的折射率椭球，液晶材料只有一个主光轴，垂直于主光轴的平面为圆平面，表明在垂直于主光轴的方向上，材料的折射率相等（n_x=n_y），电磁波沿着主光轴传输时,不发生任何变化，如果电磁波的传播方向k与液晶分子的主光轴存在一定夹角，同时，电场的振动方向不在等折射率圆内。

6.根据权利要求2所述的基于迂回相位的液晶阵列天线波束合成与指向控制方法，其特征在于：基于液晶阵列天线的辐射单元电磁场的幅度的二元分布的波速和合成与控制方法，通过外加电压独立调整每一个辐射单元中，液晶的偏转情况，实现对归一化振幅A(x,y)在每一个阵元处的取值A_mn的调控，当归一化振幅A_mn的取值大于某一个数值时，将其取为1，当归一化振幅Amn的取值小于某一个数值时，将其取为0，实现阵列天线幅度的二元分布。