1.一种基于近场空馈机制的低剖面新型相控阵天线,其特征在于,该天线包括依次空间级联的初级馈源(100)、匹配层(200)和辐射层(300);所述匹配层(200)包括多个匹配单元(210);所述辐射层(300)包括多个相控单元(310),每个相控单元(310)包括相控模块(311)、偏置模块(312)和辐射模块(313);
所述初级馈源(100)用于发射和接收电磁波;所述匹配层(200)用于将从初级馈源(100)上接收到的电磁波转化为辐射层(300)的入射电磁波或从辐射层(300)上接收电磁波转化为初级馈源接收的电磁波;所述辐射层(300)用于将匹配层发出的电磁波转换为平面波,或者将平面波接收并汇到匹配层;所述辐射模块(313)用于提供能量辐射,所述偏置模块(312)用于为辐射模块(313)提供偏置电流,所述相控模块(311)用于控制相控单元(310)的相位;
所述初级馈源(100)与匹配层(200)的空间距离为D1,匹配层(200)和辐射层(300)的空间距离为D2,通过合理选择D1和D2的值,能够获得最佳的天线性能。
2.根据权利要求1所述的基于近场空馈机制的低剖面新型相控阵天线,其特征在于,所述初级馈源(100)由馈电端口(110)、传输模块(120)和多个辐射单元(130)组成;
所述馈电端口(110)用于给初级馈源提供射频能量和将初级馈源接收到的电磁波转化为射频能量;所述传输模块(120)包括多路传输支路,用于将射频能量进行多路分配,实现射频能量的多路传输;所述辐射单元(130)用于将传输支路上的射频能量转化为自由空间的电磁波,或者将自由空间的电磁波转化为传输支路上的射频能量。
3.根据权利要求1所述的基于近场空馈机制的低剖面新型相控阵天线,其特征在于,所述初级馈源(100)的极化形式为线极化或圆极化形式。
4.根据权利要求1所述的基于近场空馈机制的低剖面新型相控阵天线,其特征在于,所述多个匹配单元(210)是周期性排列的,每个匹配单元由多层介质板组成,在每一个介质板上开方形空气孔,通过改变空气孔的尺寸来改变匹配层的相位和透射幅度。
5.根据权利要求1所述的基于近场空馈机制的低剖面新型相控阵天线,其特征在于,所述相控模块(311)通过集成数字控制器件实现相位的数字控制;所述数字控制器件包括PIN二极管、变容二极管或MEMS二极管的集总控制元件,以及电机控制器件。
6.根据权利要求1或5所述的基于近场空馈机制的低剖面新型相控阵天线,其特征在于,所述相控单元(310)自上而下具体包括:第一介质板(1)、第一金属层(2)、第二介质板(3)、第二金属层(4)、第三介质板(5)、第三金属层(6)、第四介质板(7)、第四金属层(8)、第五层介质板(9)和第五金属层(10);所述第二金属层(4)通过第一导体连接杆与第三金属层(6)相连,通过第三导体连接杆与第五金属层(10)相连;所述第四金属层(8)通过第二导体连接杆与第五金属层(10)相连。
7.根据权利要求6所述的基于近场空馈机制的低剖面新型相控阵天线,其特征在于,所述第二金属层(4)设置有L形微带耦合传输线(221)和两条多边形金属线(222);所述L形微带耦合传输线(221)呈矩形,远离多边形金属线(222)的矩形边中间处设有宽边耦合线;靠近多边形金属线(222)的矩形边与两条多边形金属线(222)的一端连接,且在连接点之间设置有数字控制器件(223),用于控制相位;所述多边形金属线(222)的另一端与第一导体连接杆相连,靠近多边形金属线(222)的矩形边的中点处连接有第三导体连接杆。
8.根据权利要求6所述的基于近场空馈机制的低剖面新型相控阵天线,其特征在于,所述第一金属层(2)设置有矩形贴片(211);
所述第三金属层(6)为金属地(231),用于与电压源的地相连,同时起到降低发射和接收的能量互耦的作用;所述第三金属层(6)为第三导体连接杆预留有通孔。
9.根据权利要求6所述的基于近场空馈机制的低剖面新型相控阵天线,其特征在于,所述第四金属层(8)为偏置电路,由扇形金属片(242)和金属线(241)组成;所述扇形金属片(242)的圆点与第二导体连接杆相连;所述金属线(241)一端与扇形金属片(242)连接,另一端与电压源的输出电压相连。
10.根据权利要求6所述的基于近场空馈机制的低剖面新型相控阵天线,其特征在于,所述第五金属层(10)设置有U形槽贴片(251)和多边形金属线(252);所述多边形金属线(252)一端连接U形槽贴片的金属边缘,另一端连接第二导体杆。