[发明专利]一种新型超薄全金属双频透射和反射集成阵列天线单元

说明书

本发明公开一种新型超薄全金属双频透射和反射集成阵列天线单元，天线单元通过在第一方形金属板(1)上蚀刻第一开口圆环槽(11)、四个加载型三角形槽(12)(13)(14)(15)和第二开口圆环槽(16)来获得。其中四个加载型三角形槽和第二开口圆环槽共同组成沿x和y轴均非对称的槽结构。单元两个频段的中心频点分别是10GHz和22GHz。在低频状态下旋转第一开口圆环槽(11)来改变开口角度，在高频状态下改变四个加载型三角形槽的尺寸和镜像翻转第二开口圆环槽(16)，单元的反射和透射相位能在0°～360°连续变化，且幅度的线性值都接近于最大值0.5。上述单元按等间距构成二维超薄全金属平面阵列天线，可在两个频段下分别沿+z轴和‑z轴同时辐射出聚焦波束。

技术领域

本发明属于天线领域，具体涉及一种新型超薄全金属双频透射和反射集成阵列天线单元。

背景技术

随着现代无线通信系统的不断发展，天线作为通信系统收发端不可或缺的一环，天线方向图和天线增益一直都是人们重点关注的性能指标。透射阵列天线和反射阵列天线是新一代高增益天线，其结合了抛物面天线和微带阵列天线的优势。透射、反射阵列天线凭借高增益、低剖面、高辐射效率、和轻巧易加工等优势，在远距离探测和卫星通信等领域具有广阔的前景。但是在某些无线通信场景中需要天线具有高增益和双向辐射方向图特性，比如隧道通信系统，射频识别系统和干涉孔径合成雷达系统等。传统的反射阵列天线只能实现单向的高增益波束辐射，因此传统解决方式是使用两个天线口面进行背对背拼装来获得双向高增益波束辐射。对于大口面阵列天线，这种传统办法无疑增加了天线的设计和加工成本。基于此，使用透射和反射集成阵列天线来实现双向高增益波束辐射不仅可以降低天线的加工成本还可以大幅提升了天线的口面利用率。

但目前而言，对透射和反射集成阵列天线的研究非常有限，大多数透射和反射集成阵列天线单元都是采用多层介质基板的单一频段设计，单元损耗严重且结构相对比较复杂，在一些极端环境下稳定性较差。

因此，为了进一步降低透射和反射集成阵列天线的单元损耗和结构复杂度，以及提高透射和反射集成阵列天线在不同频段下的口面复用率，本发明提供了一种新型超薄全金属双频透射和反射集成阵列天线单元。本发明提出的新型超薄全金属双频透射和反射集成阵列天线单元只需要在超薄的方形金属片上蚀刻出非对称的槽型结构就可以在两个不同的工作频点实现双向高增益波束辐射。基于该单元的透射和反射集成阵列天线可以大幅减少损耗和制造成本，阵列的整体结构也更加紧凑和便携。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型超薄全金属双频透射和反射集成阵列天线单元。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种新型超薄全金属双频透射和反射集成阵列天线单元，该超薄全金属双频透射和反射集成阵列天线单元自上而下只有第一方形金属板(1)；所提出的天线单元为平面结构，且沿xoy水平放置；

进一步，所述新型超薄全金属双频透射和反射集成阵列天线单元的第一方形金属板(1)上刻蚀有第一开口圆环槽(11)、第一加载型三角形槽(12)、第二加载型三角形槽(13)、第三加载型三角形槽(14)、第四加载型三角形槽(15)和第二开口圆环槽(16)；

进一步，所述第一加载型三角形槽(12)，第二加载型三角形槽(13)，第三加载型三角形槽(14)和第四加载型三角形槽(15)的尺寸一致且沿着x和y轴对称分布；第二开口圆环槽(16)的开口固定位于单元左下角，第二开口圆环槽(16)与四个加载型三角形槽共同组成沿x和y轴均非对称的槽结构；

进一步，所述新型超薄全金属双频透射和反射集成阵列天线单元的第一方形金属板(1)的材质是不锈钢，铝合金或其他导电性能良好的金属；

进一步，所述新型超薄全金属双频透射和反射集成阵列天线单元两个频段的中心频点分别是10GHz和22GHz，且在两个频段上的极化特性表现不同；