本发明专利技术公开了一种基于超表面的多波束天线，包括微带贴片天线和超表面单元，微带贴片天线包括下层介质基板，下层介质基板的上表面设置有金属贴片，下层介质基板的下表面设置接地板，接地板底部设置有馈电端口，馈电端口通过金属柱依次穿透接地板和下层介质基板连接至金属贴片；超表面单元包括设置在下层介质基板上方的上层介质基板，上层介质基板的表面设置多个第一超表面和第二超表面，第一超表面和第二超表面在上层介质基板上排布方式为阵列结构；本发明专利技术通过将超表面单元与微带贴片天线相结合，通过有序排列的超表面单元创造相位差，可以使天线进行分束，实现双波束，且本发明专利技术天线剖面低，尺寸小，可以适用于多种应用场景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及多波束天线，特别是涉及一种基于超表面的多波束天线。
技术介绍
1、在现阶段信息化、网络化飞速发展的时代中，无线通信产业的通信容量和传输速率正在以指数形式增长，通信系统中用于收发信号的天线设备是无线通信系统中最重要的一个单元之一。多波束天线除了具有能够以多个定向波束服务于多个分布式用户的能力之外，还可以利用丰富的空间信道信息，从而进一步提高链路可靠性并降低中断概率。多波束天线为5g系统的基站和用户终端都带来了巨大的希望，使动态的高速数据传输和可靠的无线链路成为可能。但是传统的多波束天线，受限于较大的体积，昂贵的造价，复杂的馈电网络。
2、而基于超表面的天线有着众多优点，比如低剖面、低成本和易加工的特点，使得其成为一种合适的选择。例如申请号为202210855662.1的专利技术专利申请公开了一种低剖面高隔离度超表面微带贴片天线，该天线采用方形贴片馈电和微带槽耦合馈电两个不同的激励机理实现了垂直水平极化，使得天线两个激励端口之间的电流耦合非常小；其超表面辐射体包括第一类辐射贴片、第二类辐射贴片和第三类辐射贴片，第一类辐射贴片、第二类辐射贴片和第三类辐射贴片构成4*4的超表面。但现有天线在实现快速波束重构方面存在限制，在现代通信系统中，如5g和卫星通信，需要天线能够同时服务于多个用户，这要求天线能够形成多个独立的波束。传统的多波束天线通常采用复杂的相控阵技术，这需要大量的射频链路和控制电路，导致天线系统体积大、成本高、能耗大。
3、所以本专利技术提供一种新的方案来解决此问题。
>技术实现思路1、针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本专利技术之目的在于提供一种基于超表面的多波束天线。
2、其解决的技术方案是：一种基于超表面的多波束天线，包括微带贴片天线和超表面单元，所述微带贴片天线包括下层介质基板，所述下层介质基板的上表面设置有金属贴片，所述下层介质基板的下表面设置接地板，所述接地板底部设置有馈电端口，所述馈电端口通过金属柱依次穿透所述接地板和所述下层介质基板连接至所述金属贴片；所述超表面单元包括设置在所述下层介质基板上方的上层介质基板，所述上层介质基板的表面设置多个第一超表面和第二超表面，所述第一超表面和第二超表面在所述上层介质基板上排布方式为阵列结构。
3、优选的，所述第一超表面的周期为12mm，工作频率为5ghz，结构呈正方形，且正方形的四个角均开设有矩形缺口。
4、优选的，所述第二超表面的周期为12mm，工作频率为5ghz，结构呈工字型。
5、优选的，所述阵列结构为5*5排列方式，且第一列、第二列、第四列和第五列由所述第一超表面构成，第三列由所述第二超表面构成。
6、优选的，所述第一超表面与所述第二超表面之间的相位差为40°。
7、优选的，所述下层介质基板的介电常数为2.2，损耗角正切值为0.0009。
8、优选的，所述上层介质基板的介电常数为3.66，损耗角正切值为0.004。
9、通过以上技术方案，本专利技术的有益效果为：本专利技术通过将超表面单元与微带贴片天线相结合，有效地减少了漏波并降低了天线剖面，使其更加紧凑且适用于多样化的应用场景。通过有序排列的超表面单元创造相位差，实现了精确的波束划分与双波束天线的形成，提升了天线的带宽和性能，同时保持了相近的增益水平，这种设计不仅提高了天线的空间分辨率和频谱利用率，而且具有更低的成本和更简单的结构，为5g和未来无线通信系统的发展提供了强有力的技术支持。
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【技术保护点】
1.一种基于超表面的多波束天线，包括微带贴片天线和超表面单元，其特征在于：所述微带贴片天线包括下层介质基板，所述下层介质基板的上表面设置有金属贴片，所述下层介质基板的下表面设置接地板，所述接地板底部设置有馈电端口，所述馈电端口通过金属柱依次穿透所述接地板和所述下层介质基板连接至所述金属贴片；
2.根据权利要求1所述一种基于超表面的多波束天线，其特征在于：所述第一超表面的周期为12mm，工作频率为5Ghz，结构呈正方形，且正方形的四个角均开设有矩形缺口。
3.根据权利要求2所述一种基于超表面的多波束天线，其特征在于：所述第二超表面的周期为12mm，工作频率为5Ghz，结构呈工字型。
4.根据权利要求3所述一种基于超表面的多波束天线，其特征在于：所述阵列结构为5*5排列方式，且第一列、第二列、第四列和第五列由所述第一超表面构成，第三列由所述第二超表面构成。
5.根据权利要求4所述一种基于超表面的多波束天线，其特征在于：所述第一超表面与所述第二超表面之间的相位差为40°。
6.根据权利要求5所述一种基于超表面的多波束天线，其特征在于：所述下层介质基板的介电常数为2.2，损耗角正切值为0.0009。
7.根据权利要求6所述一种基于超表面的多波束天线，其特征在于：所述上层介质基板的介电常数为3.66，损耗角正切值为0.004。
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【技术特征摘要】
1.一种基于超表面的多波束天线，包括微带贴片天线和超表面单元，其特征在于：所述微带贴片天线包括下层介质基板，所述下层介质基板的上表面设置有金属贴片，所述下层介质基板的下表面设置接地板，所述接地板底部设置有馈电端口，所述馈电端口通过金属柱依次穿透所述接地板和所述下层介质基板连接至所述金属贴片；
2.根据权利要求1所述一种基于超表面的多波束天线，其特征在于：所述第一超表面的周期为12mm，工作频率为5ghz，结构呈正方形，且正方形的四个角均开设有矩形缺口。
3.根据权利要求2所述一种基于超表面的多波束天线，其特征在于：所述第二超表面的周期为12mm，工作频率为5ghz，结构呈工...
【专利技术属性】
技术研发人员：李玮，史振宇，赵万林，秦绍勇，王心宜，邵士奇，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：
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