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专利号: 2020111791134
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于超表面结构的差分馈电圆极化滤波天线,其特征在于主要包括第一介质板、第二介质板、金属接地板、天线辐射结构、滤波馈电网络;第一介质板、金属接地板、第二介质板从上至下依次设置;

所述天线辐射结构为设置在第一介质板顶层的周期性分布的超表面结构单元构成;所述超表面结构单元加载两个接地金属通孔,上述两个接地金属通孔位于超表面结构单元对角线的两端;接地金属通孔贯穿第一介质板,用于超表面结构单元与金属接地板的连接;通过调整两个接地金属通孔的孔径大小和距离,产生相位差约为90°的等幅正交极化波,从而实现天线的圆极化性能;

所述滤波馈电网络是由滤波巴伦组成的差分馈电结构,滤波巴伦由微带线T1、T2、T3和U形槽U1、U2构成;

所述微带线T1、T2、T3设置在第二介质板的底层;微带线T2、T3与T1耦合;

微带线T1的一端接微带线作为输入端口,微带线T2的一端和微带线T3的一端分别通过另接微带线作为两个平衡输出端口;

所述U形槽U1、U2设置在金属接地板,两个U形槽中心对称;微带线T2、T3分别与两个U形槽耦合,微带线T1与两个U形槽均耦合;

所述金属接地板开有耦合缝隙C1、C2,耦合缝隙C1、C2分别与两个平衡输出端口耦合。

2.如权利要求1所述的基于超表面结构的差分馈电圆极化滤波天线,其特征在于天线辐射结构沿X轴和Y轴分布的超表面结构单元数量相同。

3.如权利要求1或2所述的基于超表面结构的差分馈电圆极化滤波天线,其特征在于天线辐射结构中相邻超表面结构单元间距相同。

4.如权利要求1所述的基于超表面结构的差分馈电圆极化滤波天线,其特征在于微带线T2、T3中心对称,微带线T2、T3与T1距离相等,微带线T2、T3、T1平行设置;微带线T1的中心与第二介质板的中心重合。

5.如权利要求1所述的基于超表面结构的差分馈电圆极化滤波天线,其特征在于耦合缝隙C1和C2中心对称。

6.如权利要求1所述的基于超表面结构的差分馈电圆极化滤波天线,其特征在于微带线T1大于1/2波长,U形槽为1/2波长。

7.如权利要求1所述的基于超表面结构的差分馈电圆极化滤波天线,其特征在于两个U形槽的其中一个长臂终端分别与微带线T1的两端位置在同一水平线上,且该长臂内侧边缘线与微带线T1的中心线重合,两个U形槽的另一个长臂的内侧边缘线分别与微带线T2、T3的中心线重合。

8.如权利要求1所述的基于超表面结构的差分馈电圆极化滤波天线,其特征在于微带线T2、T3和T1的交叉耦合使天线在带外产生一个低频零点;两个U形槽作为谐振器在相应的频率产生谐振,使天线在通带内具有两个谐振极点,在带外产生一个高频零点;T2和T3作为平衡输出端口,其产生的一对具有带通滤波效果的等幅反相差分信号分别通过另接的微带线输出,再由金属接地板N上的一对矩形耦合缝隙C1和C2传给第一介质板上表面的超表面结构M;超表面结构单元中沿对角线加载的两个接地金属通孔将接收到的信号转化为一对等幅正交的极化波,最后通过超表面结构单元将能量辐射出去,从而形成了圆极化滤波天线。

9.如权利要求1所述的基于超表面结构的差分馈电圆极化滤波天线,其特征在于超表面单元结构中超表面结构单元的边长W为0.34λg1~0.4λg1,相邻超表面结构单元的间距g为

0.066λg1~0.11λg1,金属通孔直径d为0.009λg1~0.035λg1,通孔间距dt为0.066λg1~0.093λg1,其中λg1为第一层介质基板S1的有效介质波长;

在滤波巴伦差分馈电结构中,U形槽臂部长度L1为0.24λg2~0.39λg2,耦合微带线T2、T3的长度L2为0.27λg2~0.35λg2,U形槽两臂部的间距L3为0.1λg2~0.17λg2,耦合微带线T、T2、T3的线宽W1为0.021λg2~0.036λg2,U形槽两臂部连接线线宽W2为0.015λg2~0.04λg2,U形槽臂部线宽W3为0.014λg2~0.037λg2,两U形槽的间距S为0.051λg2~0.094λg2,耦合微带线T2、T3与T1的距离S1为0.038λg2~0.054λg2;矩形耦合缝隙C1和C2的长LS为1.21λg2~1.39λg2,宽Ws为0.095λg2~0.135λg2;其中λg2为第二层介质基板S2的有效介质波长。