一种可重构折叠透射阵

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种可重构折叠透射阵。

背景技术：

1、随着无线通信技术的发展和演进，智能天线的重要性越来越明显。可重构智能超表面(ris)因其在操纵电磁波、信号调制和智能无线电环境重构中的作用而备受关注。ris可以在空域内控制电磁波的反射、折射和散射特性，还可以在时域内动态改变电磁波的振幅、相位、极化等特性。

2、极化作为电磁波的三个基本属性之一，在增强系统容量和提高通信质量等各种应用中具有重要意义。具有低交叉极化的ris可以有效地减轻极化干扰。在之前的工作中，对称阵列单元、对称天线结构和优化馈电网络等方案用于降低元件或阵列的交叉极化，可以实现超过-40db的交叉极化抑制。对于阵列天线而言，使用阵列的优化布置也是一种有效的方法，其工作的原理是相邻元件的交叉极化电流方向相反，实现在远场互相抵消。

3、但是目前国内外的工作主要集中在单个天线上改善低交叉极化的指标，对于阵列的低交叉极化研究较少；且对于阵列的研究，忽略了可重构的特性，缺乏实用性。

技术实现思路

1、为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本发明的目的在于提供一种可重构折叠透射阵。

2、本发明所采用的技术方案是：

3、一种可重构折叠透射阵，包括：

4、透射阵，包括多个周期性排列的透射阵阵列单元，所述透射阵阵列单元上设有方向相反的馈电臂，通过选择不同的馈电臂来改变电流的传输方向，以实现180度的相位调控；

5、带有馈电天线的极化转换反射阵，包括多个周期性排列的极化转换单元，用于将x极化和y极化的电磁波信号进行相互转换；其中馈电天线设置在极化转换反射阵的中心；

6、控制模块，与所有的透射阵阵列单元连接，用于控制每个透射阵阵列单元上的电流传输方向；

7、所述透射阵的位置与所述极化转换反射阵的位置相匹配。

8、进一步地，所述馈电天线发出的馈电信号，传播到透射阵；透射阵只能透过y极化电磁波，而对x极化电磁波全反射；反射的x极化电磁波传输到极化转换反射阵，被转换成y极化电磁波，并再次反射到透射阵。

9、通过两次反射，将馈电的高度降至喇叭馈电方式高度的三分之一，大大降低了折叠透射阵的剖面高度。

10、进一步地，所述透射阵与所述极化转换反射阵之间的距离h大于或等于1/3f，其中f为馈电的等效焦距。

11、进一步地，所述透射阵阵列单元包括四个金属层、四个二极管和一个隔离电感；

12、其中第一金属层作为辐射层，用于将电磁波辐射到空间中；所述第一金属包括两个方向相反的馈电臂，两个馈电臂之间设有方形槽；其中第一个馈电臂与第一二极管连接，第二个馈电臂与第二二极管连接，第一二极管与第二二极管的偏置方向一致，即同一时刻，第一二极管与第二二极管中只有一个二极管导通；所述第一二极管与第二二极管均通过隔离电感连接到接地平面，以隔离射频信号；

13、第二金属层作为接地平面，用于隔离和反射电磁波，以及提供二极管控制信号的返回层；

14、第三金属层作为偏置层，与外部的控制模块连接，用于对四个二极管进行偏置控制；

15、第四金属层作为接收层，用于接收空间中的电磁波；所述第四金属包括两个方向相反的馈电臂，两个馈电臂之间设有方形槽；其中第一个馈电臂与第三二极管连接，第二个馈电臂与第四二极管连接，第三二极管与第四二极管的偏置方向一致，即同一时刻，第三二极管与第四二极管中只有一个二极管导通；

16、其中，通过偏置电压控制二极管的导通和关闭，从而控制电流分别沿着两个方向相反的馈电臂进行馈电，进而实现相差180°的相位调控。

17、进一步地，所述馈电臂上设有开槽结构，以实现低交叉极化。

18、进一步地，所述透射阵阵列单元还包括两个核心基板和一个半固化片，所述第一金属层设置在第一核心基板的第一表面，所述第二金属层设置在第一核心基板的第二表面，第三金属层设置在第二核心基板的第一表面，第四金属层设置在第二核心基板的第二表面；两个核心板通过所述半固化片压合在一起。

19、进一步地，所述第三金属层上设有两条带有扇形扼流结构的偏置线，其中第一条偏置线通过通孔连接至第一二极管和第二二极管，第二条偏置线通过通孔连接至第三二极管和第四二极管。

20、进一步地，所述馈电天线为u形缝隙贴片天线。

21、进一步地，在所述馈电天线的周围设置金属化过孔，以将馈电天线与周围的极化转换单元隔离。

22、进一步地，所述极化转换单元由圆形贴片和矩形微扰结构组成。

23、本发明的有益效果是：本发明采用了折叠透射阵的方案，相对于反射阵超表面，避免了馈源的阻塞问题，可以在±60°进行无障碍波束扫描；另外，通过两次反射，将馈电的高度降至喇叭馈电方式高度的三分之一，大大降低了折叠透射阵的剖面高度。

技术特征：

1.一种可重构折叠透射阵，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种可重构折叠透射阵，其特征在于，所述馈电天线发出的馈电信号，传播到透射阵；透射阵只能透过y极化电磁波，而对x极化电磁波全反射；反射的x极化电磁波传输到极化转换反射阵，被转换成y极化电磁波，并再次反射到透射阵。

3.根据权利要求1所述的一种可重构折叠透射阵，其特征在于，所述透射阵与所述极化转换反射阵之间的距离h大于或等于1/3f，其中f为馈电的等效焦距。

4.根据权利要求1所述的一种可重构折叠透射阵，其特征在于，所述透射阵阵列单元包括四个金属层、四个二极管和一个隔离电感；

5.根据权利要求4所述的一种可重构折叠透射阵，其特征在于，所述馈电臂上设有开槽结构，以实现低交叉极化。

6.根据权利要求4所述的一种可重构折叠透射阵，其特征在于，所述透射阵阵列单元还包括两个核心基板和一个半固化片，所述第一金属层设置在第一核心基板的第一表面，所述第二金属层设置在第一核心基板的第二表面，第三金属层设置在第二核心基板的第一表面，第四金属层设置在第二核心基板的第二表面；两个核心板通过所述半固化片压合在一起。

7.根据权利要求4所述的一种可重构折叠透射阵，其特征在于，所述第三金属层上设有两条带有扇形扼流结构的偏置线，其中第一条偏置线通过通孔连接至第一二极管和第二二极管，第二条偏置线通过通孔连接至第三二极管和第四二极管。

8.根据权利要求1所述的一种可重构折叠透射阵，其特征在于，所述馈电天线为u形缝隙贴片天线。

9.根据权利要求1所述的一种可重构折叠透射阵，其特征在于，在所述馈电天线的周围设置金属化过孔，以将馈电天线与周围的极化转换单元隔离。

10.根据权利要求1所述的一种可重构折叠透射阵，其特征在于，所述极化转换单元由圆形贴片和矩形微扰结构组成。

技术总结本发明公开了一种可重构折叠透射阵，包括：透射阵，包括多个周期性排列的透射阵阵列单元，透射阵阵列单元上设有方向相反的馈电臂，通过选择不同的馈电臂来改变电流的传输方向，以实现180°的相位调控；带有馈电天线的极化转换反射阵，包括多个周期性排列的极化转换单元，用于将x极化和y极化的电磁波信号进行相互转换；馈电天线设置在极化转换反射阵的中心；透射阵的位置与极化转换反射阵的位置相匹配。本发明采用了折叠透射阵的方案，相对于反射阵超表面，避免馈源的阻塞问题，可以在±60°进行无障碍波束扫描。通过两次反射，将馈电的高度降至喇叭馈电方式高度的三分之一，降低折叠透射阵的剖面高度。本发明可广泛应用于无线通信领域。技术研发人员：丰光银,孟晨阳,薛富林,吴仪,李银受保护的技术使用者：华南理工大学技术研发日：技术公布日：2024/8/1