【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及天线，尤其涉及一种超宽带可重构液态金属数字调控天线架构方法。
技术介绍
1、当前，随着无线通信技术的飞速发展，信道资源变得尤为紧缺，现代通信技术对于宽频段、高速率、大容量的通信系统提出更高的要求。天线作为各类无线收发终端接入、各体制通信链路兼容接入的核心功能部件，其性能决定了通信链路速率、通信传输距离、频段覆盖能力等。为了充分利用有限的信道资源，提高通信平台天线的集成度，目前有研究提出了可重构天线，可重构天线能够根据信号传输需求实时重构自身的工作参数。
2、传统的可重构天线通常采用微机电器件、液晶、变容二极管、石墨烯等可调电路元件或者可变材料加载到天线辐射体上，通过外部电压调节、作用力调节、机械拉伸或者旋转等方式实现天线性能重构。这类可重构天线及其重构方式通常存在着灵活性差、非线性强、功率容量低等问题。
3、由于液态金属具有流动性强、导电性能好等优点，将其应用到可重构天线设计中可使天线具备传统固态金属天线所不具备的可塑性。相比较传统固态金属天线，液态金属天线良好的流动特性可以实现更大范围内的物理形态重构，从而实现更宽的频率重构范围，实现天线超宽带和多功能重构，确保天线可以满足卫星平台多样化射频信号的收发需求。为此，液态金属天线的设计已成为近年来天线领域中新的研究热点。
4、发表于《ieee transactions on antennas and propagation》上的文献《reshape:aliquid metal-based reshapable aperture fo
5、发表于《ieee transactions on antennas and propagation》上的文献《afrequency-and polarization-reconfigurable slot antenna using liquid metal》公开了一种利用微流道技术的可重构液态金属缝隙天线，采用微型注射器驱动微流管道中液态金属填充和排空，实现天线线极化工作频段在2.3-3ghz范围内调节，天线圆极化工作频段在2-2.28ghz范围内调节。但是受限于液态金属管道填充和排空的速率，其重构时间局限在分钟级别。
6、目前公开的液态金属天线大多是通过液态金属填充重构实现天线频率、极化、方向图重构，具体通过在介质材料管道中预留液态金属导流槽，通过液态金属流动改变物理形态，然而流体流速偏慢显著制约了天线阵元的相位调控速度，受限于液态金属秒级的物理形变时间延迟，难以实现超宽频带覆盖的阵列波束动态扫描，导致其难以满足通信天线微秒级方向图捷变的需求，极大限制了其使用场景。
技术实现思路
1、为解决上述现有技术中存在的部分或全部技术问题，本专利技术提供一种超宽带可重构液态金属数字调控天线系统及其重构方法。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、第一方面，提供了一种超宽带可重构液态金属数字调控天线系统，所述天线系统包括：
4、天线馈源，设置有多个，多个所述天线馈源分别工作在不同频段，用于产生电磁波并照射到天线子阵；
5、所述天线子阵，设置有多个，多个所述天线子阵构成分布式互联布局形式，所述天线子阵包括天线阵元和天线子阵处理模块，所述天线阵元设置有多个，多个所述天线阵元分别与所述天线子阵处理模块连接；
6、所述天线阵元包括相连接的天线阵元驱动单元和天线阵元辐射单元，所述天线阵元辐射单元包括液态金属流体管道和数字电控辐射结构，所述天线阵元驱动单元用于根据接收的控制信号调节所述液态金属流体管道内液态金属的填充量以调节天线辐射频率、以及调节所述数字电控辐射结构的偏置电压以实现天线超宽带相位调制；
7、所述天线子阵处理模块能够与相邻的所述天线子阵通信连接、以及能够与外部设备通信连接，所述天线子阵处理模块用于测量所述天线阵元辐射单元的状态，用于根据接收的来自外部设备的辐射特性重构指令和来自其他所述天线子阵的状态信息计算所述天线阵元辐射单元的状态的期望值，并根据所述天线阵元辐射单元的状态的测量值和期望值生成控制信号并发送至所述天线阵元驱动单元，以及用于将所述天线阵元辐射单元的状态发送至与其连接的其他所述天线子阵，所述天线阵元辐射单元的状态包括：所述液态金属流体管道内液态金属的填充量和所述数字电控辐射结构的偏置电压。
8、在一些可选的实施方式中，所述天线子阵处理模块包括：天线子阵计算单元、天线子阵控制单元和天线子阵感知单元；
9、所述天线子阵计算单元设置有多个通信接口，所述天线子阵计算单元能够通过多个所述通信接口分别与相邻的所述天线子阵和外部设备通信连接，所述天线子阵计算单元用于根据接收的来自外部设备的辐射特性重构指令和来自其他所述天线子阵的状态信息计算所述天线阵元辐射单元的状态的期望值，并根据接收的所述天线阵元辐射单元的状态的测量值和计算的期望值生成控制指令并发送至所述天线子阵控制单元，以及用于将所述天线阵元辐射单元的状态发送至与其连接的其他所述天线子阵；
10、所述天线子阵控制单元分别与所述天线子阵计算单元和所述天线阵元驱动单元连接，所述天线子阵控制单元用于对接收的来自所述天线子阵计算单元的控制指令进行分析处理，确定对应于所述液态金属流体管道的控制信号和对应于所述数字电控辐射结构的控制信号，并将控制信号发送至所述天线阵元驱动单元；
11、所述天线子阵感知单元分别与所述天线子阵计算单元和所述天线阵元辐射单元连接，所述天线子阵感知单元用于测量所述天线阵元辐射单元的状态，并将测量得到的状态信息发送至所述天线子阵计算单元。
12、在一些可选的实施方式中，所述天线子阵计算单元包括：路由器和信息处理子单元；
13、所述路由器分别与所述天线子阵计算单元的多个所述通信接口连接，所述路由器用于信息转发；
14、所述信息处理子单元分别与所述路由器、所述天线子阵控制单元和所述天线子阵感知单元连接，所述信号处理子单元用于利用预设的功耗-时间分布式优化模型对接收的来自外部设备的辐射特性重构指令和来自其他所述天线子阵的状态信息进行计算处理，得到所述天线阵元辐射单元的状态的期望值，并根据接收的所述天线阵元辐射单元的状态的测量值和计算的期望值生成控制指令并发送至所述天线子阵控制单元，以及用于将所述天线阵元辐射单元的状态通过所述路由器和所述通信接口发送至与其连接的其他所述天线子阵。
15、在一些可选的实施方式中，所述天线子阵控制单元包括：液态金属流场本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超宽带可重构液态金属数字调控天线系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的超宽带可重构液态金属数字调控天线系统，其特征在于，所述天线子阵处理模块包括：天线子阵计算单元、天线子阵控制单元和天线子阵感知单元；
3.根据权利要求2所述的超宽带可重构液态金属数字调控天线系统，其特征在于，所述天线子阵计算单元包括：路由器和信息处理子单元；
4.根据权利要求2所述的超宽带可重构液态金属数字调控天线系统，其特征在于，所述天线子阵控制单元包括：液态金属流场PID控制器、液态金属电场PID控制器和偏置电压控制器；
5.根据权利要求2所述的超宽带可重构液态金属数字调控天线系统，其特征在于，所述天线子阵感知单元包括：液态金属位移测量电路和PIN二极管偏置电压测量电路；
6.根据权利要求1所述的超宽带可重构液态金属数字调控天线系统，其特征在于，所述天线阵元驱动单元包括：液态金属驱动子单元和PIN二极管驱动电路；
7.根据权利要求6所述的超宽带可重构液态金属数字调控天线系统，其特征在于，所述液态金属驱动子单元包括：流场
8.根据权利要求1所述的超宽带可重构液态金属数字调控天线系统，其特征在于，所述天线馈源设置有4个，4个所述天线馈源分别工作在L频段、S频段、C频段和X频段；
9.根据权利要求8所述的超宽带可重构液态金属数字调控天线系统，其特征在于，所述天线子阵包括有1型天线阵元辐射单元、2型天线阵元辐射单元、3型天线阵元辐射单元和4型天线阵元辐射单元4种不同类型的天线阵元辐射单元，所述1型天线阵元辐射单元工作在L频段，所述2型天线阵元辐射单元工作在S频段，所述3型天线阵元辐射单元工作在C频段，所述4型天线阵元辐射单元工作在X频段。
10.一种应用于如权利要求1-9中任一项所述的超宽带可重构液态金属数字调控天线系统的重构方法，其特征在于，所述重构方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种超宽带可重构液态金属数字调控天线系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的超宽带可重构液态金属数字调控天线系统，其特征在于，所述天线子阵处理模块包括：天线子阵计算单元、天线子阵控制单元和天线子阵感知单元；
3.根据权利要求2所述的超宽带可重构液态金属数字调控天线系统，其特征在于，所述天线子阵计算单元包括：路由器和信息处理子单元；
4.根据权利要求2所述的超宽带可重构液态金属数字调控天线系统，其特征在于，所述天线子阵控制单元包括：液态金属流场pid控制器、液态金属电场pid控制器和偏置电压控制器；
5.根据权利要求2所述的超宽带可重构液态金属数字调控天线系统，其特征在于，所述天线子阵感知单元包括：液态金属位移测量电路和pin二极管偏置电压测量电路；
6.根据权利要求1所述的超宽带可重构液态金属数字调控天线系统，其特征在于，所述天线阵元驱动单元包括：液态金属驱动子单元...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹璐，黄昊，王建，范广腾，马雅楠，赵鑫，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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