[实用新型]一种基于数字编码表征的方向图可重构平面阵列天线

说明书

本实用新型公开了一种基于数字编码表征的方向图可重构平面阵列天线，该阵列天线包括同轴连接器、介质基板、位于介质基板下表面的金属地和位于介质基板上表面的金属图案，金属图案包括编码单元贴片、串并联混合馈电网络贴片和二路功分器贴片，串并联混合馈电网络贴片包括并联连接的第一主馈线和第二主馈线，沿第一主馈线和第二主馈线轴向分成4个串联馈线，每个串联馈线对称分布于第一主馈线或第二主馈线两边，每个串联馈线两端分别连接有一个编码单元贴片，且第一主馈线和第二主馈线通过二路功分器贴片与同轴连接器连接。本实用新型具有低剖面、质量轻、高增益、辐射波束和形状可实时切换等优点，具有广阔的应用前景。

技术领域

本实用新型属于新型人工电磁材料领域，涉及一种基于数字编码表征的方向图可重构平面阵列天线。

背景技术

方向图可重构天线在同一频率下可产生多种辐射方向图，在信息科学领域其重要作用。近年来，实现方向图可重构天线的方法主要包括机械可调、特殊材料基板和加载有源器件，例如PIN二极管、变容二极管、微电机系统、光敏开关等。然而，目前为止大多数方向图可重构天线只有一个或几个辐射单元，限制了方向图可重构天线的增益和波束可重构能力。传统相控阵技术可以实现天线的高增益和各种辐射波束。但一般来说，传统的相控阵天线价格昂贵，馈电结构复杂，会影响相控阵天线的性能。

2014年，东南大学崔铁军课题组提出了利用数字编码方法灵活调控电磁波的编码超材料，并进行了实验验证。以1比特数字编码超材料为例，数码“0”和“1”分别表示具有180°相位差的两种相位响应单元。通过这种数字化的方式，将编码超材料中的“0”和“1”单元按照特定序列进行编码，可以灵活动态地调控电磁波，实现许多有趣的物理现象和电磁功能器件。然而，几乎所有基于编码的电磁装置都是用来操纵散射波的。因此，当这些电磁器件作为天线时，需要额外的初级馈源，这将增加整个天线的体积，不利于集成，也会带来组装复杂、成本高的问题。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型提供一种低剖面、质量轻、高增益、多单元的基于数字编码表征的方向图可重构平面阵列天线。

技术方案：为实现上述实用新型目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于数字编码表征的方向图可重构平面阵列天线，该阵列天线包括同轴连接器、介质基板、位于介质基板下表面的金属地和位于介质基板上表面的金属图案，金属图案包括编码单元贴片、串并联混合馈电网络贴片和二路功分器贴片，串并联混合馈电网络贴片包括并联连接的第一主馈线和第二主馈线，沿第一主馈线和第二主馈线轴向分成4个串联馈线，每个串联馈线对称分布于第一主馈线或第二主馈线两边，每个串联馈线两端分别连接有一个编码单元贴片，且第一主馈线和第二主馈线通过二路功分器贴片与同轴连接器连接。

可选的，编码单元贴片包括辐射金属贴片和开关线型移相器贴片，辐射金属贴片通过第一微带馈线与开关线型移相器连接，开关线型移相器通过第二微带馈线和四分之一波长阻抗匹配线与第一主馈线或第二主馈线连接。

可选的，辐射金属贴片为长方形，且其与开关线型移相器相邻边的中心设有凹槽，第一微带线与凹槽的底部连接。

可选的，根据开关线型移相器贴片两端的偏置电压不同，编码单元贴片呈现相位差为180°的两种辐射状态，用来模拟数码“0”和“1”，且每个辐射编码单元均独立的实现“0”和“1”两种数码状态，该平面阵列天线能产生多个编码图案，对应多个特定的口径相位分布，进而在同一频率下产生多种辐射方向图。