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CN116666978A - 一种双圆极化独立扫描可重构反射阵天线 - Google Patents

一种双圆极化独立扫描可重构反射阵天线 Download PDF

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CN116666978A
CN116666978A CN202310558542.XA CN202310558542A CN116666978A CN 116666978 A CN116666978 A CN 116666978A CN 202310558542 A CN202310558542 A CN 202310558542A CN 116666978 A CN116666978 A CN 116666978A
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CN
China
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dual
circular polarization
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Application number
CN202310558542.XA
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杨帆
周嵩林
刘长昊
许慎恒
李懋坤
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Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua University
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Publication date
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Abstract

本发明提供一种双圆极化独立扫描可重构反射阵天线,涉及天线工程技术领域,包括:馈源喇叭天线和可重构双圆极化反射阵面,可重构双圆极化反射阵面包括周期排列的可重构反射单元;每个可重构单元可对左旋和右旋圆极化入射波产生独立的相位响应。在阵列层面通过对可重构单元状态的空间分布的控制可实现双圆极化独立波束扫描。本发明实现双圆极化的独立扫描,可独立地控制左旋和右旋极化的反射相位,在阵列口面上产生可调的相位分布,实现波束扫描。实现同频双圆极化集成方案,两路通信信道共用一个天线口面。产生的两个波束互不干扰,能够独立扫描并分别传输信号。

Description

一种双圆极化独立扫描可重构反射阵天线
技术领域
本发明涉及天线工程技术领域,特别是一种双圆极化独立扫描可重构反射阵天线。
背景技术
在无线通信领域中,阵列天线是一种得到广泛使用的高增益天线。近些年间,反射阵天线作为一种新型的低成本阵列天线获得了越来越多的关注和应用。常见的反射阵天线一般采用较为简单的线极化方式实现。然而,随着终端设备的移动和旋转,电磁波的极化方向也会发生旋转,从而导致信息的传输效率降低甚至无法传输。使用圆极化反射阵则可以规避上述的极化偏移问题。
在圆极化反射阵的基础上,借助左旋和右旋圆极化的正交性实现的同频双圆极化反射阵能进一步增加可用信道,实现全双工通信或双目标通信。然而,目前的反射阵天线,其双圆极化反射阵仅能产生固定的反射相位。即,在天线被制作出来之后,其仅能产生设计好的某个反射相位,无法改变反射相位,更加无法独立地控制左旋和右旋极化的反射相位,不能实现实时的波束扫描。
发明内容
鉴于上述问题,本发明提出了一种双圆极化独立扫描可重构反射阵天线。
本发明实施例提供了一种双圆极化独立扫描可重构反射阵天线,包括:馈源喇叭天线和可重构双圆极化反射阵面;
所述馈源喇叭天线作为反射阵面的馈源,向所述可重构双圆极化反射阵面辐射电磁波;
所述可重构双圆极化反射阵面包括:M*N个周期排列的可重构反射单元;
所述可重构反射单元包括:第一介质板、第二介质板,且所述第一介质板与所述第二介质板连接;
所述第一介质板的上表面布设有4段圆弧和十字图形组成的金属层,所述4段圆弧包围所述十字图形,且所述十字图形的每一端各自对应1段圆弧;
所述4段圆弧中任意3段圆弧各自通过一个二极管与各自对应的十字图形的一端连接,剩余1段圆弧与对应的十字图形的一端处于关断状态;
连接有二极管的圆弧上各自开设有通孔,该通孔从所述第一介质板的上表面贯穿至所述第二介质板的下表面,所述通孔用于直流偏置馈电;
所述第一介质板的下表面布设有反射地金属层,该金属层用于射频信号的反射和低频信号的接地,该金属层对应所述通孔的贯穿位置开设有缺口;
所述十字图形的十字中央开设有盲孔,该盲孔用于所述第一介质板的上表面金属层和下表面金属层之间的连通;
所述第二介质板的上表面从所述通孔的贯穿处引出扇形金属开路支节,所述扇形金属开路支节用于交直流隔离;
所述第二介质板的下表面从所述通孔的末端引出直流偏置电路,以将所述通孔的末端与外部控制设备连接。
可选地,所述馈源喇叭天线包括:一组左旋和右旋圆极化喇叭;或者,
所述馈源喇叭天线包括:单个线极化馈源喇叭。
可选地,若所述馈源喇叭为一组左旋和右旋圆极化喇叭,则所述双圆极化独立扫描可重构反射阵天线具有同时发射或者接收的2个独立信道,且所述可重构双圆极化反射阵面产生两个扫描波束;
若所述馈源喇叭为单个线极化馈源喇叭,则所述双圆极化独立扫描可重构反射阵天线具有同时发射或者接收的1个独立信道,且所述可重构双圆极化反射阵面产生两个扫描波束。
可选地,所述可重构反射单元还包括:半固化片;
所述第一介质板通过所述半固化片与所述第二介质板粘接;
所述通孔贯穿所述半固化片,以使得所述通孔从所述第一介质板的上表面贯穿至所述第二介质板的下表面。
可选地,M和N各自的数值分别为任意1以上的整数;
M的数值与N的数值相同或者不同。
可选地,所述剩余1段圆弧通过一个二极管与对应的十字图形的一端连接,且该二极管始终处于关断状态;或者,
所述剩余1段圆弧通过一个贴片电容与对应的十字图形的一端连接,所述贴片电容的容值,与二极管关断状态的等效电容容值相等。
可选地,仅通过二极管连接的圆弧与十字图形之间,圆弧与二极管的正极连接,二极管的负极与十字图形连接。
可选地,所述外部控制设备通过直流偏置电路、所述通孔向3个二极管发送控制信号,以改变3个二极管的正极电压,进而控制3个二极管各自处于导通状态或者关断状态;
对应3个二极管各自处于导通状态或者关断状态的不同组合,产生4个有效控制状态,分别将左旋、右旋圆极化入射波的相位响应设置为:0°、0°或者180°、180°或者0°、180°或者180°、0°,该4种相位响应实现双圆极化独立相位1-bit控制,进行独立波束扫描,互不干扰。
可选地,所述双圆极化独立扫描可重构反射阵天线同时产生一个左旋和一个右旋两个波束;
当所述两个波束方向不同时,则形成两个互不干扰的独立通信信道;
当所述两个波束方向相同时,则合成为一个线极化波束。
可选地,若所述第二介质板的上表面面积允许单层布设时,所述扇形金属开路支节和所述直流偏置电路合并布设,以使得二者在同一表面上紧凑排布。
本发明提供的双圆极化独立扫描可重构反射阵天线,包括:馈源喇叭天线和可重构双圆极化反射阵面;馈源喇叭天线作为反射阵面的馈源,向可重构双圆极化反射阵面辐射电磁波。
可重构双圆极化反射阵面包括:M*N个周期排列的可重构反射单元;可重构反射单元包括:第一介质板、第二介质板,且第一介质板与第二介质板连接。
第一介质板的上表面布设有4段圆弧和十字图形组成的金属层,这4段圆弧包围十字图形,且十字图形的每一端各自对应1段圆弧;这4段圆弧中任意3段圆弧各自通过一个二极管与各自对应的十字图形的一端连接,剩余1段圆弧与对应的十字图形的一端处于关断状态。
连接有二极管的圆弧上各自开设有通孔,该通孔从第一介质板的上表面贯穿至第二介质板的下表面,通孔用于直流偏置馈电;第一介质板的下表面布设有反射地金属层,该金属层用于射频信号的反射和低频信号的接地,该金属层对应通孔的贯穿位置开设有缺口。十字图形的十字中央开设有盲孔,该盲孔用于第一介质板的上表面金属层和下表面金属层之间的连通。
第二介质板的上表面从通孔的贯穿处引出扇形金属开路支节,扇形金属开路支节用于交直流隔离;第二介质板的下表面从通孔的末端引出直流偏置电路,以将通孔的末端与外部控制设备连接。
本发明针对传统反射阵天线,创造性的提出了可重构双圆极化反射阵面,实现双圆极化的独立扫描,使其能够独立地控制左旋和右旋极化的反射相位。实现同频双圆极化集成方案,两路通信信道共用一个天线口面。
在可重构双圆极化反射阵面的单元上集成射频开关、变容二极管等有源器件,使得每个单元的电磁特性随器件工作状态的改变而重构,从而实现对单元反射相位的控制。由这样的单元组成的反射阵天线可以在阵列口面上产生可调的相位分布,实现波束扫描。产生的两个波束互不干扰,能够独立扫描并分别传输信号。本发明所提双圆极化独立扫描可重构反射阵天线,可以改变反射相位,可独立地控制左旋和右旋极化的反射相位,实现双圆极化波束的独立控制,具有较高的实用性。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
图1是本发明实施例的双圆极化独立扫描可重构反射阵天线的总体结构图;
图2是本发明实施例中单个可重构反射单元的具体结构图;
图3是本发明实施例中上层介质板2-1的上表面的4个圆弧、十字图形以及4个PIN二极管的结构示意图;
图4是本发明实施例中4个有效状态对应的二极管导通状态或者关断状态示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例,并不用于限定本发明。
本发明所提双圆极化独立扫描可重构反射阵天线包括:馈源喇叭天线和可重构双圆极化反射阵面;馈源喇叭天线作为反射阵面的馈源,向可重构双圆极化反射阵面辐射电磁波。
可重构双圆极化反射阵面包括:M*N个周期排列的可重构反射单元;可重构反射单元包括:第一介质板、第二介质板,且第一介质板与第二介质板连接。
第一介质板的上表面布设有4段圆弧和十字图形组成的金属层,这4段圆弧包围十字图形,且十字图形的每一端各自对应1段圆弧。这4段圆弧中任意3段圆弧各自通过一个二极管与各自对应的十字图形的一端连接,剩余1段圆弧与对应的十字图形的一端处于关断状态。
连接有二极管的圆弧上各自开设有通孔,该通孔从第一介质板的上表面贯穿至第二介质板的下表面,开设的通孔用于直流偏置馈电;第一介质板的下表面布设有反射地金属层,该金属层用于射频信号的反射和低频信号的接地,该金属层对应通孔的贯穿位置开设有缺口,用于通孔的贯穿。
十字图形的十字中央开设有盲孔,该盲孔用于第一介质板的上表面金属层和下表面金属层之间的连通;同时也使得十字形中央位置同时成为交流地与直流地。
第二介质板的上表面从通孔的贯穿处引出扇形金属开路支节,该扇形金属开路支节用于交直流隔离;第二介质板的下表面从通孔的末端引出直流偏置电路,以将通孔的末端与外部控制设备连接。
在一种可能的实施例中,馈源喇叭天线可以包括:一组左旋和右旋圆极化喇叭;或者,馈源喇叭天线可以包括:单个线极化馈源喇叭。若馈源喇叭为一组左旋和右旋圆极化喇叭,则双圆极化独立扫描可重构反射阵天线具有同时发射或者接收的2个独立信道,且可重构双圆极化反射阵面产生两个扫描波束;若馈源喇叭为单个线极化馈源喇叭,则双圆极化独立扫描可重构反射阵天线具有同时发射或者接收的1个独立信道,且可重构双圆极化反射阵面产生两个扫描波束。
第一介质板和第二介质板之间的连接方式可以有多种,例如:焊接、粘接、螺栓连接等等。一种较优的方式为粘接,此种连接方式下,可重构反射单元还包括:半固化片;第一介质板通过半固化片与第二介质板粘接;而开设的通孔贯穿半固化片,以使得通孔从第一介质板的上表面贯穿至第二介质板的下表面。
对于可重构双圆极化反射阵面来说,其是将M*N个可重构反射单元周期排列而成,M和N各自的数值分别可以为任意1以上的整数;在具体的数值选取上,M的数值与N的数值相同或者不同。例如:将2*2个可重构反射单元周期排列,或者将8*5个可重构反射单元周期排列等等。具体选取多少可以根据实际需求来决定。
如前描述,4段圆弧包围十字图形,这4段圆弧中任意3段圆弧各自通过一个二极管与各自对应的十字图形的一端连接,剩余1段圆弧与对应的十字图形的一端处于关断状态。在具体的实现上,剩余1段圆弧与对应的十字图形的一端可以通过多种方式使得两者处于关断状态。例如:该剩余1段圆弧通过一个二极管与对应的十字图形的一端连接,且该二极管始终处于关断状态;或者,该剩余1段圆弧通过一个贴片电容与对应的十字图形的一端连接,所使用的贴片电容的容值,与二极管关断状态的等效电容容值相等。
对于处于非长期关断状态的3个二极管来说,即对于仅通过二极管连接的圆弧与十字图形之间,每段圆弧与对应的二极管的正极连接,该二极管的负极与对应的十字图形连接。
外部控制设备可以通过直流偏置电路、开设的通孔向3个处于非长期关断状态的二极管发送控制信号,以改变这3个二极管的正极电压,进而控制这3个二极管各自处于导通状态或者关断状态。
由于3个二极管中每个二极管同一时刻可能处于同样的状态,也可能处于不相同的状态,所以对应3个二极管各自处于导通状态或者关断状态可以产生不同组合,总共可以产生8个组合,也即产生8个状态,但仅有其中4个为有效控制状态,这4个有效控制状态分别将左旋、右旋圆极化入射波的相位响应设置为:0°、0°或者180°、180°或者0°、180°或者180°、0°,该4种相位响应实现双圆极化独立相位1-bit控制,进行独立波束扫描,互不干扰。
为了更好的解释和说明本发明所提双圆极化独立扫描可重构反射阵天线,参照图1,示出了本发明实施例的双圆极化独立扫描可重构反射阵天线的总体结构图。参照图2,以具体的结构形式示出了本发明实施例中可重构反射单元的具体结构图。图1中包括:
左旋圆极化馈源喇叭1-1、右旋圆极化馈源喇叭1-2、包含M*N个周期性等距排列的可重构反射单元阵列1-3。图1中示例性的以M和N均取数值16为例,示出了16*16个周期性等距排列的可重构反射单元阵列1-3。
左旋圆极化馈源喇叭1-1发出左旋圆极化入射波1-4(图1中左边的LHCP),右旋圆极化馈源喇叭1-2发出右旋圆极化入射波1-5(图1中左边的RHCP)。经过可重构反射单元阵列1-3进行独立相位控制后,形成两个对应的左旋圆极化出射波束1-6(图1中右边的LHCP)和右旋圆极化出射波束1-7(图1中右边的RHCP)。改变可重构反射单元阵列1-3上的每个单元的状态,可以独立地控制其对左旋、右旋极化的相位响应,从而独立地控制两个出射波束:左旋圆极化出射波束1-6、右旋圆极化出射波束1-7各自的扫描方向。
图2中示例性以粘接连接方式为例,示出了单个可重构反射单元的结构,图2中包括:第一介质板2-1、第二介质板2-3以及半固化片2-2,为了更好的结合图2进行解释和说明,下文以上层介质板2-1表示第一介质板2-1、以下层介质板2-3表示第二介质板2-3。
上层介质板2-1的上表面为辐射贴片2-11,即4段圆弧和十字图形组成的金属层,4段圆弧包围十字图形,且十字图形的每一端各自对应1段圆弧,因此辐射贴片2-11上有4个中心对称分布的缺口2-12,这些缺口用于焊接二极管或者贴片电容。其中二极管较优的选择为使用PIN二极管。
在其中3段圆弧中部,分别开设有向下连通的3个通孔2-13、2-14、2-15,这3个通孔2-13、2-14、2-15与下层结构连接用于输入控制信号,产生不同的控制电压。十字图形中央通过盲孔2-16与上层介质板2-1下表面的金属地2-17(即反射地金属层)相连,使得十字图形的中央位置同时成为交流地与直流地。
半固化片2-2用于粘合上介质板2-1与下层介质板2-3,其上对应3个通孔2-13、2-14、2-15的位置同样有孔2-21、2-22以及2-23。否则3个通孔2-13、2-14、2-15无法贯穿下层介质板2-3,那么外部控制设备的控制信号无法传输。
下层介质板2-3的上表面对应3个通孔2-13、2-14、2-15贯穿的位置同样有3个孔,从3个通孔2-13、2-14、2-15贯穿的位置引出3个扇形金属开路支节2-31、2-32和2-33,用于实现交直隔离。3个扇形金属开路支节2-31、2-32和2-33各自的朝向可以相同,也可以不同,但三者之间需要满足互不干涉的条件。
下层介质板2-3的3通孔2-34、2-35、2-36与前述3个通孔2-13、2-14、2-15一致。下层介质板2-3的下表面,对应3通孔2-34、2-35、2-36的末端,也即对应3个通孔2-13、2-14、2-15的末端,引出直流偏置电路2-37、2-38、2-39,以与外部控制设备(图2中未示出)连接。外部控制设备通过直流偏置电路、通孔2-34、2-35、2-36、2-21、2-22、2-23、2-13、2-14、2-15分别向3个二极管发送控制信号。
为了更清楚的展示辐射贴片2-11的结构,图3示出了上层介质板2-1的上表面的4个圆弧、十字图形以及4个PIN二极管的结构示意图。所有PIN二极管正极均与各自对应圆弧的中段相连,负极则与十字图形的一端连接,也即与十字图形的中心相连。需要说明的是,圆弧的长度会影响双圆极化独立扫描可重构反射阵天线的反射相位值,进而影响增益,因此在实际的设计中,需要进行仿真测试,确定圆弧的长度,以保证双圆极化独立扫描可重构反射阵天线的增益满足实际需求。
除PIN4二极管以外的其他3个二极管PIN1、PIN2、PIN3均与可由外部引入的控制信号改变其正极电压,从而切换3个二极管PIN1、PIN2、PIN3的导通状态和关断状态。一般情况下,高电平信号(1.33V)使得PIN二极管处于导通状态,低电平信号(0V)使得PIN二极管处于关断状态。
根据3个二极管PIN1、PIN2、PIN3各自正极电压的不同,总共有8个开关状态,其中有4个开关状态可以对同一个频段的左旋、右旋圆极化电磁波产生不同的相位响应,因此将这4个开关状态称为有效控制状态。
这4个有效控制状态,分别将左旋、右旋圆极化入射波的相位响应设置为:0°、0°或者180°、180°或者0°、180°或者180°、0°,该4种相位响应实现双圆极化独立相位1-bit控制,进行独立波束扫描,互不干扰。
参照图4所示的4个有效状态对应的二极管导通状态或者关断状态示意图。图4中示例性根据每个二极管导通状态或者关断状态对左旋、右旋圆极化波的相位响应为0°或是180°,将这4个有效控制状态命名为状态00、状态11、状态01以及状态10。图4中“×”符号表示二极管处于关断状态,没有“×”符号的位置表示二极管处于导通状态,带箭头的实线直接从十字图形的中心连向对应的圆弧上的通孔。
在状态00中,二极管PIN1处于导通状态,而二极管PIN2、PIN3处于关断状态,则对左旋、右旋圆极化波的相位响应为0°/0°;在状态11中,二极管PIN2处于导通状态,二极管PIN1、PIN3处于关断状态,则对左旋、右旋圆极化波的相位响应为180°/180°。
在状态01中,二极管PIN1、PIN2处于导通状态,二极管PIN3处于关断状态,则对左旋、右旋圆极化波的相位响应为0°/180°;在状态10中,二极管PIN2、PIN3处于导通状态,二极管PIN1处于关断状态,则对左旋、右旋圆极化波的相位响应为180°/0°。
以上四个状态00、11、01、10包含了进行左旋、右旋极化1-bit相位独立调控所需的所有相位值,每个极化都可以独立选择0°或180°反射相位,因此可以用于双圆极化独立波束控制。
此外,由于双圆极化独立扫描可重构反射阵天线可以同时产生一个左旋和一个右旋两个波束;那么当两个波束方向不同时,则形成两个互不干扰的独立通信信道;而当两个波束方向相同时,则合成为一个线极化波束。
考虑到实际制作的情况,若是第二介质板,即图2中下层介质板2-3的上表面面积较为充裕,可以允许单层布设时,则原来布设于下层介质板2-3上表面的扇形金属开路支节2-31、2-32、2-33,和原来布设于下层介质板2-3下表面的直流偏置电路2-37、2-38、2-39可以合并布设,这样可以使得扇形金属开路支节2-31、2-32、2-33和直流偏置电路2-37、2-38、2-39在同一表面上紧凑排布,以减少可重构反射单元的金属表面层数,进而减少可重构双圆极化反射阵面的金属表面层数。
综上所述,本发明的双圆极化独立扫描可重构反射阵天线,包括:馈源喇叭天线和可重构双圆极化反射阵面;馈源喇叭天线作为反射阵面的馈源,向可重构双圆极化反射阵面辐射电磁波。
可重构双圆极化反射阵面包括:M*N个周期排列的可重构反射单元;可重构反射单元包括:第一介质板、第二介质板,且第一介质板与第二介质板连接。
第一介质板的上表面布设有4段圆弧和十字图形组成的金属层,这4段圆弧包围十字图形,且十字图形的每一端各自对应1段圆弧;这4段圆弧中任意3段圆弧各自通过一个二极管与各自对应的十字图形的一端连接,剩余1段圆弧与对应的十字图形的一端处于关断状态。
连接有二极管的圆弧上各自开设有通孔,该通孔从第一介质板的上表面贯穿至第二介质板的下表面,通孔用于直流偏置馈电;第一介质板的下表面布设有反射地金属层,还金属层用于射频信号的反射和低频信号的接地,该金属层对应通孔的贯穿位置开设有缺口。十字图形的十字中央开设有盲孔,该盲孔用于第一介质板的上表面金属层和下表面金属层之间的连通。
第二介质板的上表面从通孔的贯穿处引出扇形金属开路支节,扇形金属开路支节用于交直流隔离;第二介质板的下表面从通孔的末端引出直流偏置电路,以将通孔的末端与外部控制设备连接。
本发明针对传统反射阵天线,创造性的提出了可重构双圆极化反射阵面,实现双圆极化的独立扫描,使其能够独立地控制左旋和右旋极化的反射相位。实现同频双圆极化集成方案,两路通信信道共用一个天线口面。
在可重构双圆极化反射阵面的单元上集成射频开关、变容二极管等有源器件,使得每个单元的电磁特性随器件工作状态的改变而重构,从而实现对单元反射相位的控制。由这样的单元组成的反射阵天线可以在阵列口面上产生可调的相位分布,实现波束扫描。产生的两个波束互不干扰,能够独立扫描并分别传输信号。本发明所提双圆极化独立扫描可重构反射阵天线,可以改变反射相位,可独立地控制左旋和右旋极化的反射相位,实现对反射双圆极化波束的独立控制,具有较高的实用性。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后,还需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种双圆极化独立扫描可重构反射阵天线,其特征在于,包括:馈源喇叭天线和可重构双圆极化反射阵面;
所述馈源喇叭天线作为反射阵面的馈源,向所述可重构双圆极化反射阵面辐射电磁波;
所述可重构双圆极化反射阵面包括:M*N个周期排列的可重构反射单元;
所述可重构反射单元包括:第一介质板、第二介质板,且所述第一介质板与所述第二介质板连接;
所述第一介质板的上表面布设有4段圆弧和十字图形组成的金属层,所述4段圆弧包围所述十字图形,且所述十字图形的每一端各自对应1段圆弧;
所述4段圆弧中任意3段圆弧各自通过一个二极管与各自对应的十字图形的一端连接,剩余1段圆弧与对应的十字图形的一端处于关断状态;
连接有二极管的圆弧上各自开设有通孔,该通孔从所述第一介质板的上表面贯穿至所述第二介质板的下表面,所述通孔用于直流偏置馈电;
所述第一介质板的下表面布设有反射地金属层,该金属层用于射频信号的反射和低频信号的接地,该金属层对应所述通孔的贯穿位置开设有缺口;
所述十字图形的十字中央开设有盲孔,该盲孔用于所述第一介质板的上表面金属层和下表面金属层之间的连通;
所述第二介质板的上表面从所述通孔的贯穿处引出扇形金属开路支节,所述扇形金属开路支节用于交直流隔离;
所述第二介质板的下表面从所述通孔的末端引出直流偏置电路,以将所述通孔的末端与外部控制设备连接。
2.根据权利要求1所述的双圆极化独立扫描可重构反射阵天线,其特征在于,所述馈源喇叭天线包括:一组左旋和右旋圆极化喇叭;或者,
所述馈源喇叭天线包括:单个线极化馈源喇叭。
3.根据权利要求2所述的双圆极化独立扫描可重构反射阵天线,其特征在于,若所述馈源喇叭为一组左旋和右旋圆极化喇叭,则所述双圆极化独立扫描可重构反射阵天线具有同时发射或者接收的2个独立信道,且所述可重构双圆极化反射阵面产生两个扫描波束;
若所述馈源喇叭为单个线极化馈源喇叭,则所述双圆极化独立扫描可重构反射阵天线具有同时发射或者接收的1个独立信道,且所述可重构双圆极化反射阵面产生两个扫描波束。
4.根据权利要求1所述的双圆极化独立扫描可重构反射阵天线,其特征在于,所述可重构反射单元还包括:半固化片;
所述第一介质板通过所述半固化片与所述第二介质板粘接;
所述通孔贯穿所述半固化片,以使得所述通孔从所述第一介质板的上表面贯穿至所述第二介质板的下表面。
5.根据权利要求1所述的双圆极化独立扫描可重构反射阵天线,其特征在于,M和N各自的数值分别为任意1以上的整数;
M的数值与N的数值相同或者不同。
6.根据权利要求1所述的双圆极化独立扫描可重构反射阵天线,其特征在于,所述剩余1段圆弧通过一个二极管与对应的十字图形的一端连接,且该二极管始终处于关断状态;或者,
所述剩余1段圆弧通过一个贴片电容与对应的十字图形的一端连接,所述贴片电容的容值,与二极管关断状态的等效电容容值相等。
7.根据权利要求1所述的双圆极化独立扫描可重构反射阵天线,其特征在于,仅通过二极管连接的圆弧与十字图形之间,圆弧与二极管的正极连接,二极管的负极与十字图形连接。
8.根据权利要求7所述的双圆极化独立扫描可重构反射阵天线,其特征在于,所述外部控制设备通过直流偏置电路、所述通孔向3个二极管发送控制信号,以改变3个二极管的正极电压,进而控制3个二极管各自处于导通状态或者关断状态;
对应3个二极管各自处于导通状态或者关断状态的不同组合,产生4个有效控制状态,分别将左旋、右旋圆极化入射波的相位响应设置为:0°、0°或者180°、180°或者0°、180°或者180°、0°,该4种相位响应实现双圆极化独立相位1-bit控制,进行独立波束扫描,互不干扰。
9.根据权利要求1所述的双圆极化独立扫描可重构反射阵天线,其特征在于,所述双圆极化独立扫描可重构反射阵天线同时产生一个左旋和一个右旋两个波束;
当所述两个波束方向不同时,则形成两个互不干扰的独立通信信道;
当所述两个波束方向相同时,则合成为一个线极化波束。
10.根据权利要求1所述的双圆极化独立扫描可重构反射阵天线,其特征在于,若所述第二介质板的上表面面积允许单层布设时,所述扇形金属开路支节和所述直流偏置电路合并布设,以使得二者在同一表面上紧凑排布。
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