【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于反射阵列天线的，尤其涉及基于碲化锗的反射阵单元及毫米波频率复用反射阵列天线。
技术介绍
1、毫米波通信因其极宽的带宽和高传输数据速率而受到广泛关注。对于长距离无线通信系统，天线需要兼具高增益和宽带宽。作为一种新型的高增益天线，平面反射阵列结合了抛物面天线和阵列天线的优点，通过合理设计阵列上每个反射单元的反射相位，可以实现特定的高增益波束指向。
2、此外，为了容纳更多的射频收发信道，多频复用天线成为了实现多功能通信系统的良好解决方案。通过根据不同的应用场景切换调控开关的状态，从而在单个孔径内实现可重构的特性。传统的射频开关，如pin二极管和变容二极管，具有开关速度快、尺寸小的优点。然而，它们大多在低频下工作，在毫米波段存在高损耗和低隔离的问题。与这些开关相比，碲化锗作为一种常见的相变材料，不仅可以在毫米波段确保较低的损耗和较高的隔离度，而且可以在低驱动电压下与射频器件很好地集成。但目前基于碲化锗的多功能天线还停留在与简单的贴片天线以及缝隙天线结合，调控方式受限且没有完全发挥出碲化锗的优势。因此，基于碲化锗的毫米波多频复用反射阵列天线亟待研究和攻克。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有的不足，提供基于碲化锗的反射阵单元及毫米波频率复用反射阵列天线。本专利技术的基于碲化锗的反射阵单元可实现双频切换以及两个频段的高相位补偿精度与低单元损耗，利用反射阵单元设计的毫米波频率复用反射阵列天线可在两个频段获得高增益的聚焦波束，本专利技术不仅具有高
2、为实现上述技术目的，本专利技术采取的技术方案为：
3、基于碲化锗的反射阵单元，由一个环体和两个相位延迟线组成，两个第一碲化锗薄膜嵌入在环体上，将环体分为长度相等的两部分，每一部分环体分别连接一个相位延迟线的中部，两个第二碲化锗薄膜嵌入在相位延迟线上，且两个第二碲化锗薄膜以相位延迟线的中部为中心上下对称，第一碲化锗薄膜和第二碲化锗薄膜均能导通或绝缘，从而改变环体长度，调控反射阵单元频率，或改变相位延迟线长度，调控反射阵单元相位，且频率和相位的调控是独立的。
4、为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
5、上述的基于碲化锗的反射阵单元还包括介质基板和金属地板，环体和相位延迟线均连接在介质基板上表面，介质基板下表面连接金属地板。
6、上述的第一碲化锗薄膜和第二碲化锗薄膜为交指型碲化锗薄膜。
7、上述的环体为多边形环体或圆环，相位延迟线为直线或弯折线或曲线。
8、上述的环体、相位延迟线和金属地板采用金或银或铜制作，介质基板为低温共烧陶瓷基板或pcb板或石英玻璃板。
9、基于碲化锗的毫米波频率复用反射阵列天线，包括若干个反射阵单元和馈源，反射阵单元按照相位分布构成反射阵列，馈源置于反射阵列附近用于对反射阵列馈电，反射阵列汇聚电磁波，对电磁波实现宽带高增益。
10、反射阵单元在不同频率下对应所需的相位不同，不同相位的反射阵单元的相位延迟线长度不同，反射阵单元在不同频率下对应所需的相位通过下式计算：，为反射阵单元频率，是反射形成主波束的方向，是反射阵单元的位置坐标，是该频率下的自由空间波数，是在频率时馈源相位中心到编号为的反射阵单元之间的距离，不同频率下馈源距离反射阵单元的距离不同，按设置反射阵单元的相位延迟线长度。
11、反射阵单元的第一碲化锗薄膜在导通或绝缘时，环体具有两个不同的频率，这两个频率对应两个所需的相位，即对应两个相位延迟线长度，设较长的长度为a，较短的长度为b，则反射阵单元的相位延迟线全长为a，两个第二碲化锗薄膜之间的相位延迟线长度为b。
12、为喇叭馈源或振子天线或贴片天线，馈源入射方式为垂直入射或斜入射。
13、相位延迟线的长度大于介质基板的长度时，相位延迟线进行弯折。
14、本专利技术的有益效果是：
15、(1)本专利技术提出的基于碲化锗的反射阵单元，通过在环体上加载长度与频率相适应的相位延迟线，实现在两个频段0-360°反射相位变化范围的平缓覆盖。然后在环体设置第一碲化锗薄膜，相位延迟线上嵌入第二碲化锗薄膜，通过改变两个位置的碲化锗状态(导通或绝缘)，即可实现频率和补偿相位的独立精确调控以及低单元反射损耗(毫米波频段单元反射损耗低于0.5db)。
16、(2)本专利技术提出的基于碲化锗的反射阵单元，与以往双频可重构反射阵天线单元相比，结构简单，调控方便，频率调谐比大，可实现任意补偿相位切换。
17、(3)本专利技术提出的基于碲化锗的反射阵单元极大提升了设计自由度，仅用一层结构就可实现，使得基于碲化锗的频率复用反射阵列形式灵活多样。
18、(4)本专利技术提出的基于碲化锗的毫米波频率复用反射阵列天线，由于基于碲化锗的反射阵单元的低反射损耗以及宽带特性，口径效率较高。
19、(5)本专利技术提出的基于碲化锗的反射阵单元及基于碲化锗的毫米波频率复用反射阵列天线，结构简单，阵面剖面低，便于大规模生产，可广泛应用于毫米波、太赫兹频段的反射阵列天线设计。
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1.基于碲化锗的反射阵单元，由一个环体(5)和两个相位延迟线(6)组成，其特征是：两个第一碲化锗薄膜(7)嵌入在环体(5)上，将环体(5)分为长度相等的两部分，每一部分环体分别连接一个相位延迟线(6)的中部，两个第二碲化锗薄膜(8)嵌入在相位延迟线(6)上，且两个第二碲化锗薄膜(8)以相位延迟线(6)的中部为中心上下对称，第一碲化锗薄膜(7)和第二碲化锗薄膜(8)均能导通或绝缘，从而改变环体(5)长度，调控反射阵单元(2)频率，或改变相位延迟线(6)长度，调控反射阵单元(2)相位，且频率和相位的调控是独立的。
2.根据权利要求1所述的基于碲化锗的反射阵单元，其特征是：还包括介质基板(3)和金属地板(4)，所述的环体(5)和相位延迟线(6)均连接在介质基板(3)上表面，所述的介质基板(3)下表面连接金属地板(4)。
3.根据权利要求1所述的基于碲化锗的反射阵单元，其特征是：所述的第一碲化锗薄膜(7)和第二碲化锗薄膜(8)为交指型碲化锗薄膜。
4.根据权利要求1所述的基于碲化锗的反射阵单元，其特征是：所述的环体(5)为多边形环体或圆环，所述的相位延
5.根据权利要求1所述的基于碲化锗的反射阵单元，其特征是：所述的环体(5)、相位延迟线(6)和金属地板(4)采用金或银或铜制作，介质基板(3)为低温共烧陶瓷基板或PCB板或石英玻璃板。
6.基于碲化锗的毫米波频率复用反射阵列天线，其特征是：包括若干个如权利要求2所述的反射阵单元(2)和馈源，反射阵单元(2)按照相位分布构成反射阵列，馈源置于反射阵列附近用于对反射阵列馈电，反射阵列汇聚电磁波，对电磁波实现宽带高增益。
7.根据权利要求6所述的基于碲化锗的毫米波频率复用反射阵列天线，其特征是：反射阵单元(2)在不同频率下对应所需的相位不同，不同相位的反射阵单元(2)的相位延迟线(6)长度不同，反射阵单元(2)在不同频率下对应所需的相位通过下式计算：
8.根据权利要求7所述的基于碲化锗的毫米波频率复用反射阵列天线，其特征是：反射阵单元(2)的第一碲化锗薄膜(7)在导通或绝缘时，环体(5)具有两个不同的频率，这两个频率对应两个所需的相位，即对应两个相位延迟线(6)长度，设较长的长度为a，较短的长度为b，则反射阵单元(2)的相位延迟线(6)全长为a，两个第二碲化锗薄膜(8)之间的相位延迟线(6)长度为b。
9.根据权利要求6所述的基于碲化锗的毫米波频率复用反射阵列天线，其特征是：所述的馈源为喇叭馈源(12)或振子天线或贴片天线，馈源入射方式为垂直入射或斜入射。
10.根据权利要求7所述的基于碲化锗的毫米波频率复用反射阵列天线，其特征是：所述的相位延迟线(6)的长度大于介质基板(3)的长度时，相位延迟线(6)进行弯折。
...【技术特征摘要】
1.基于碲化锗的反射阵单元，由一个环体(5)和两个相位延迟线(6)组成，其特征是：两个第一碲化锗薄膜(7)嵌入在环体(5)上，将环体(5)分为长度相等的两部分，每一部分环体分别连接一个相位延迟线(6)的中部，两个第二碲化锗薄膜(8)嵌入在相位延迟线(6)上，且两个第二碲化锗薄膜(8)以相位延迟线(6)的中部为中心上下对称，第一碲化锗薄膜(7)和第二碲化锗薄膜(8)均能导通或绝缘，从而改变环体(5)长度，调控反射阵单元(2)频率，或改变相位延迟线(6)长度，调控反射阵单元(2)相位，且频率和相位的调控是独立的。
2.根据权利要求1所述的基于碲化锗的反射阵单元，其特征是：还包括介质基板(3)和金属地板(4)，所述的环体(5)和相位延迟线(6)均连接在介质基板(3)上表面，所述的介质基板(3)下表面连接金属地板(4)。
3.根据权利要求1所述的基于碲化锗的反射阵单元，其特征是：所述的第一碲化锗薄膜(7)和第二碲化锗薄膜(8)为交指型碲化锗薄膜。
4.根据权利要求1所述的基于碲化锗的反射阵单元，其特征是：所述的环体(5)为多边形环体或圆环，所述的相位延迟线(6)为直线或弯折线或曲线。
5.根据权利要求1所述的基于碲化锗的反射阵单元，其特征是：所述的环体(5)、相位延迟线(6)和金属地板(4)采用金或银或铜制作，介质基板(3)为低温共烧陶瓷基板或pcb板或石...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨琬琛，李靖豪，潘时龙，魏立，车文荃，薛泉，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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