[发明专利]一种可重构透射单元及宽带可重构涡旋波透射阵列系统

说明书

本发明公开的一种的可重构透射单元和一种宽带可重构涡旋波透射阵列系统，属于信号传输技术领域。一种宽带可重构涡旋波透射阵列系统基于一种的可重构透射单元实现。将辐射贴片分为中央贴片、左贴片和右贴片，根据电流反转原理，控制射频开关通断控制中央贴片与左右贴片的连接，从而控制中央贴片的电流的流向，辐射贴片与接收贴片、金属地板、介质基板和金属馈线共同组成可重构透射单元，使所述可重构透射单元在较宽的频带范围内实行稳定的180°相位差。将可重构透射单元组成可重构涡旋波透射阵列，产生四个OAM模式的可重构波束，实现OAM模分复用，提高可重构涡旋波透射阵列增益带宽和模式纯度带宽，进而提高可重构涡旋波透射阵列抗干扰性能。

技术领域

本发明属于信号传输技术领域，涉及一种工作在Ku波段的可重构透射单元及宽带可重构涡旋波透射阵列系统。

背景技术

经典的电磁学理论表明，电磁波不仅携带线性动量，还携带角动量。而角动量又包括自旋角动量(SAM)和轨道角动量(OAM)。轨道角动量理论上具有无穷多的模态，且每个模态之间相互正交。利用模分复用技术可以将信号调制到不同的OAM模态上，以此实现互不干扰的信号传输。因此，OAM技术能够在不增加频谱带宽的条件下提升频谱效率，在无线通信领域展现潜在的价值。透射阵天线结合了透镜天线与相控阵的优点，既保留了透镜天线的高增益，又通过离散阵面降低了天线的重量和剖面大小，提升了设计自由度，还能通过控制阵面上各个透射单元的相位实现对电磁波的实时调控，在OAM模分复用的应用中有很强的优势。

发明内容

本发明目的在于提供一种的可重构透射单元和一种宽带可重构涡旋波透射阵列系统。所述一种宽带可重构涡旋波透射阵列系统基于所述一种的可重构透射单元实现。

本发明公开的一种的可重构透射单元要解决的技术问题是：将辐射贴片分为中央贴片、左贴片和右贴片，根据电流反转原理，控制射频开关的通断来控制中央贴片与左右贴片的连接，从而控制中央贴片的电流的流向，辐射贴片与接收贴片、金属地板、介质基板和金属馈线共同组成可重构透射单元，使所述可重构透射单元在较宽的频带范围内实行稳定的180°相位差。

本发明公开的一种宽带可重构涡旋波透射阵列系统要解决的技术问题是：将具有宽带稳定的180°相位差的可重构透射单元组成可重构涡旋波透射阵列，使所述可重构涡旋波透射阵列产生四个OAM模式(l＝±1,±2)的可重构波束，实现OAM模分复用，同时由于可重构透射单元的相位差稳定，提高可重构涡旋波透射阵列增益带宽和模式纯度带宽，进而提高可重构涡旋波透射阵列抗干扰性能，保证通信稳定。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的一种可重构透射单元，将辐射贴片分为中央贴片、左贴片和右贴片，根据电流反转原理，控制射频开关的通断来控制中央贴片与左贴片、右贴片的连接，从而控制中央贴片的电流的流向，辐射贴片与接收贴片、金属地板、介质基板和金属馈线共同组成可重构透射单元，使所述可重构透射单元在较宽的频带范围内实行稳定的180°相位差。根据通信频率确定所述左贴片和右贴片的数量和尺寸，以保障可重构透射单元的工作性能。所述工作性能包括透射系数、驻波比、工作带宽。

本发明公开的一种可重构透射单元，包括接收贴片、金属地板、辐射贴片、介质基板和金属馈线。所述辐射贴片主要由中央贴片、左贴片和右贴片，以及用于上述贴片之间连接的射频开关组成。所述介质基板包括上层介质和下层介质，所述上层介质叠置于所述接收贴片下侧和所述金属地板上侧，所述下层介质叠置于所述金属地板下侧和所述辐射贴片上侧，所述金属馈线穿过所述上层介质、所述金属地板和所述下层介质，所述金属馈线的两端分别连接所述接收贴片和所述辐射贴片。根据电流反转原理，控制两个射频开关的通断来控制中央贴片与左右贴片的连接，从而控制中央贴片的电流的流向，电流向左和向右流动的两种单元状态具有180°稳定的相位差，即使所述可重构透射单元在较宽的频带范围内实行稳定的180°相位差。