应用于全空间电磁波调控的可重构透反一体电磁超表面制造技术

本发明专利技术属于天线技术领域，具体涉及一种应用于全空间电磁波调控的可重构透反一体电磁超表面

【技术实现步骤摘要】
是一个刻有口型缝隙的贴片天线，被放置在单元结构的最底层，在两侧的缝隙中焊接了第二
PIN
二极管
19
和第三
PIN
二极管
20
与“口”型缝隙中间的部分连接，另外两侧的缝隙中部延伸至辐射贴片6边缘，并且在延伸的缝隙中设置有第一电容
21
和第二电容
22
将辐射贴片6隔开；所述第一偏置电路
13
与辐射贴片6位于同一层并相互独立；所述第一金属过孔7将接收贴片4与辐射贴片6连接，所述第二金属过孔8将第一
PIN
二极管
18
与第一偏置电路
13
连接，在金属地板5上设置有两个圆形缝隙用来确保第一金属过孔7和第二金属过孔8可以无接触的穿过金属地板5；所述第二偏置电路
14、
第三偏置电路
15、
直流
‑
金属板枝节
16、
开路枝节
17
均设置在第二介质板2和第三介质板3的连接面，所述开路枝节
17
通过第二金属过孔8与第一
PIN
二极管
18
连接，开路枝节
17
用于提供射频信号的短路点，使得接收贴片4可以实现边界条件的改变；所述第二偏置电路
14
和第三偏置电路
15
分别通过第三金属过孔9和第四金属过孔
10
连接至辐射贴片6；所述直流
‑
金属板枝节
16
通过第一金属过孔7与接收贴片4和辐射贴片6连接，直流
‑
金属板枝节
16
通过第五金属过孔
11
和第六金属过孔
12
与金属地板5连接
。
[0007]进一步的，所述的第一介质板1和第三介质板3均是介电常数
2.65
的
F4B
板材，尺寸为
35mm
×
35mm
×
2mm
；第二介质板2是介电常数
3.67
的
Rogers4450
粘合层，尺寸为
35mm
×
35mm
×
0.2mm。
[0008]进一步的，所述的接收贴片4采用刻有
U
型缝隙的方形贴片，尺寸为
23.5mm
×
23.5mm
；所述的辐射贴片6采用刻有口型缝隙的方形贴片，尺寸为
22mm
×
22mm
；
[0009]进一步的，所述接收贴片4和辐射贴片6被金属地板5隔离；所述的接收贴片4和辐射贴片6采用第一金属过孔7连接；第一金属过孔7与金属地板5保持断开
、
隔离
。
[0010]进一步的，所述第一
PIN
二极管
18、
第二
PIN
二极管
19、
第三
PIN
二极管
20
的型号为
SKYWORKS SMP1345
‑
79LF。
[0011]进一步的，当第一
PIN
二极管
18
处于截断状态
、
第二
PIN
二极管
19
和第三
PIN
二极管
20
保持一通一断或者一断一通时，超表面工作在透射模式；当第一
PIN
二极管
18
保持截断或者导通状态
、
第二
PIN
二极管
19
和第三
PIN
二极管
20
均截断时，超表面工作在反射模式
。
[0012]进一步的，所述第一电容
21
和第二电容
22
的型号为
GJM1555C1H6R0WB01。
[0013]进一步的，所述第一
PIN
二极管
18
的阳极焊接在接收贴片4；第二
PIN
二极管
19
和第三
PIN
二极管
20
的阳极均焊接在辐射贴片6的口型缝隙内的矩形贴片上
。
[0014]进一步的，所述直流
‑
金属板枝节
16
中心连接第一金属过孔7，两端通过第五金属过孔
11
和第六金属过孔
12
连接了金属地板5；第一
PIN
二极管
18、
第二
PIN
二极管
19
和第三
PIN
二极管
20
的阳极均获得来自金属地板的直流电压
。
[0015]进一步的，所述的接收贴片4的
U
型缝隙的长度和宽度
、
辐射贴片6的长度和宽度
、
口型缝隙的长度和宽度用于对超表面单元的传输损耗和带宽进行匹配；调节接收贴片4的长度和宽度用于对超表面单元的反射相位进行调整
。
[0016]本专利技术的有益效果为：
[0017]本专利技术所公开的电磁超表面，在透射模式可以获得
3.35
‑
3.65GHz
的
1dB
传输带宽和
1bit
传输相位调制；在反射模式可以获得
3.4
‑
3.6GHz
的
1bit
反射相位调制带宽
。
[0018]本专利技术所公开的电磁超表面，可以通过直流偏置电压灵活地切换工作模式，实时控制透射模式和反射模式下的电磁波前，通过阵列编码可以实现高增益波束
、
波束扫描
、
波
束聚焦
、RCS
减缩
、
波束赋形和涡旋波束产生等功能
。
[0019]本专利技术所公开的天线具有设计简单
、
方案成本低
、
性能优异，在智能皮肤
、
电子对抗
、
无线通信系统等领域具有巨大潜力
。
附图说明
[0020]图1是本专利技术实施例所公开的超表面单元的立体结构示意图；
[0021]图2是本专利技术实施例所公开的超表面单元最顶层俯视图；
[0022]图3是本专利技术实施例所公开的超表面单元中间一层俯视图；
[0023]图4是本专利技术实施例所公开的超表面单元中间二层俯视图；
[0024]图5是本专利技术实施例所公开的超表面单元最下层俯视图；
[0025]图6是本专利技术实施例所公开的超表面单元在透射模式下的反射系数和透射系数数据图；
[0026]图7本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
应用于全空间电磁波调控的可重构透反一体电磁超表面，电磁超表面是由
n
×
n
个超表面单元组成的方形阵列，其特征在于，每个超表面单元包括第一介质板
(1)、
第二介质板
(2)、
第三介质板
(3)、
接收贴片
(4)、
金属地板
(5)、
辐射贴片
(6)、
第一金属过孔
(7)、
第二金属过孔
(8)、
第三金属过孔
(9)、
第四金属过孔
(10)、
第五金属过孔
(11)、
第六金属过孔
(12)、
第一偏置电路
(13)、
第二偏置电路
(14)、
第三偏置电路
(15)、
直流
‑
金属板枝节
(16)、
开路枝节
(17)、
第一
PIN
二极管
(18)、
第二
PIN
二极管
(19)、
第三
PIN
二极管
(20)、
第一电容
(21)、
第二电容
(22)
；第一介质板
(1)、
金属地板
(5)、
第二介质板
(2)
和第三介质板
(3)
依次堆叠在一起，形成一个具有四层金属结构的多层单元结构；接收贴片
(4)
是一个刻有
U
型缝隙的贴片天线，接收贴片
(4)
放置在单元结构的最顶层，其边缘焊接有第一
PIN
二极管
(18)
用来改变边界条件；辐射贴片
(6)
是一个刻有口型缝隙的贴片天线，被放置在单元结构的最底层，在两侧的缝隙中焊接了第二
PIN
二极管
(19)
和第三
PIN
二极管
(20)
与“口”型缝隙中间的部分连接，另外两侧的缝隙中部延伸至辐射贴片
(6)
边缘，并且在延伸的缝隙中设置有第一电容
(21)
和第二电容
(22)
将辐射贴片
(6)
隔开；所述第一偏置电路
(13)
与辐射贴片
(6)
位于同一层并相互独立；所述第一金属过孔
(7)
将接收贴片
(4)
与辐射贴片
(6)
连接，所述第二金属过孔
(8)
将第一
PIN
二极管
(18)
与第一偏置电路
(13)
连接，在金属地板
(5)
上设置有两个圆形缝隙用来确保第一金属过孔
(7)
和第二金属过孔
(8)
可以无接触的穿过金属地板
(5)
；所述第二偏置电路
(14)、
第三偏置电路
(15)、
直流
‑
金属板枝节
(16)、
开路枝节
(17)
均设置在第二介质板
(2)
和第三介质板
(3)
的连接面，所述开路枝节
(17)
通过第二金属过孔
(8)
与第一
PIN
二极管
(18)
连接，开路枝节
(17)
用于提供射频信号的短路点，使得接收贴片
(4)
可以实现边界条件的改变；所述第二偏置电路
(14)
和第三偏置电路
(15)
分别通过第三金属过孔
(9)
和第四金属过孔
(10)
连接至辐射贴片
(6)
；所述直流
‑
金属板枝节
(16)
通过第一金属过孔
(7)
与接收贴片
(4)
和辐射贴片
(6)
连接，直流
‑
金属板枝节
(16)
通过第五金属过孔
(11)
和第六金属过孔
(12)
与金属地板
(5)
连接
。2.
根据权利要求1所述的应用于全空间电磁波调控的可重构透反一体电磁超表面，其特征在于：所述的第一介质板
(1)

【专利技术属性】
技术研发人员：张中艾，冷艾亭，曾启蒙，任锐，徐琳，陈翠云，
申请(专利权)人：成都西南信息控制研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：