[发明专利]辐射单元方向图调控结构及调控方法

说明书

本发明涉及天线技术领域，公开了一种辐射单元方向图调控结构及调控方法，其中调控结构包括用于设在辐射单元上方的引向片，引向片包括介质基板和设于介质基板上的呈规律性分布的若干个结构单元，引向片用于在辐射单元的上方形成超表面实现对辐射单元方向图的调控。本发明提供的一种辐射单元方向图调控结构及调控方法，设置分布有结构单元的引向片，可在辐射单元的上方通过结构单元使辐射单元辐射的电磁波在不同位置处发生相位突变，进而改变电磁波的传播路径，可实现辐射单元方向图的人为操控，进而可有效调节辐射指标及电路指标，实现天线指标可调；且该引向片设在辐射单元的上方，可减少在天线安装面上的占用空间，提高了天线空间利用率。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种辐射单元方向图调控结构及调控方法。

背景技术

辐射单元是天线设计过程中至关重要的一部分，它承担着天线发射和接收电磁波的功能。现阶段天线往往是双极化结构，以至于它可以在两种极化模式下同时工作，因此大大的减少了天线中辐射单元数目并提高了空间利用率。

现阶段而言，天线的复杂程度越来越高，如何在有限空间内尽可能调节天线的性能指标一直是一大难题。单纯通过辐射单元两侧边界来调节辐射指标及电路指标，明显是不够的，往往无法达到预期效果，此外过多的振子边界占用大量的天线空间，导致天线空间利用率降低。因此提出一种能调节辐射单元的辐射指标及电路指标，解决天线指标调试问题是非常重要的。

发明内容

本发明提供一种辐射单元方向图调控结构及调控方法，用以解决现有技术中调节辐射单元指标的方案无法达到预期效果，天线辐射指标调节困难的问题。

本发明提供一种辐射单元方向图调控结构，包括用于设在辐射单元上方的引向片，所述引向片包括介质基板和设于所述介质基板上的呈规律性分布的若干个结构单元，所述引向片用于在辐射单元的上方形成超表面实现对辐射单元方向图的调控。

根据本发明提供的一种辐射单元方向图调控结构，所述结构单元包括设于所述介质基板上的印刷电路结构；或者所述结构单元包括设于所述介质基板上的缝隙以及设于所述缝隙中的液态金属或磁性材料；或者所述结构单元包括设于所述介质基板上的通孔。

根据本发明提供的一种辐射单元方向图调控结构，每个所述结构单元均呈中心对称结构；若干个所述结构单元整体呈对称结构。

根据本发明提供的一种辐射单元方向图调控结构，若干个所述结构单元呈阵列分布，任一列中的所述结构单元的尺寸相同，在阵列对称线的一侧不同列中的所述结构单元的尺寸不同。

根据本发明提供的一种辐射单元方向图调控结构，若干个所述结构单元呈同心圆分布，且相邻两个圆上的所述结构单元的尺寸不同。

本发明还提供一种辐射单元方向图调控方法，基于上述辐射单元方向图调控结构，包括：在辐射单元上方设置分布有结构单元的引向片以在辐射单元上方形成超表面；利用引向片形成的超表面，实现对辐射单元方向图的调控。

根据本发明提供的一种辐射单元方向图调控方法，利用引向片形成的超表面，实现对辐射单元方向图的调控具体包括：确定辐射单元的目标方向图指标；根据目标方向图指标，设计确定所适用的引向片上结构单元的分布形式、形状和尺寸。

根据本发明提供的一种辐射单元方向图调控方法，根据目标方向图指标，设计确定所适用的引向片上结构单元的分布形式、形状和尺寸具体包括：根据目标方向图指标，确定引向片上结构单元的分布形式；根据目标方向图指标以及结构单元的分布形式，确定结构单元的目标相位；根据结构单元的目标相位，确定结构单元的形状和尺寸。

根据本发明提供的一种辐射单元方向图调控方法，根据目标方向图指标以及结构单元的分布形式，确定结构单元的目标相位具体包括：根据以下公式确定结构单元的目标相位：其中，为目标相位，k为波矢，R为波束聚焦半径，h为结构单元对应的位置。