CN108511922B - 基于超表面的多波束高定向性三面夹角反射面天线 - Google Patents

基于超表面的多波束高定向性三面夹角反射面天线 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种基于超表面的多波束高定向性三面夹角反射面天线，用于实现多波束定向性辐射，且散射强度有效减弱，包括金属底板、介质板、多块直角隔离板以及多个球面波馈源，介质板和金属底板形成上下层叠结构，直角隔离板包括直角金属板和附着在其两个侧面的直角介质板，底面介质板的上表面和两个侧面介质板的外表面均印制有周期性排布的对称金属环结构，各金属环对入射波提供相位补偿，实现对出射平面波的校准，多块隔离板与底面介质板形成多个结构相同的三面夹角反射面单元，反射面单元的口径面中心位置附近设置有球面波馈源，并通过与反射面单元口径面的三个顶点连接的三个支撑杆固定。本发明实现了四波束、五波束和六波束的定向辐射。

Description

基于超表面的多波束高定向性三面夹角反射面天线
技术领域
本发明属于天线技术领域，涉及一种夹角反射面天线，具体涉及一种基于超表面的四波束、五波束和六波束高定向性三面夹角反射面天线，可用于无线通信和雷达领域。
技术背景
多波束天线技术能够以高增益覆盖广泛的传输区域，在卫星通信、雷达侦察、电子对抗以及微波传输等领域的需求不断扩大，成为了下一代卫星天线、多目标跟踪雷达和全域电子对抗系统的重要发展方向。
对于高定向性多波束天线而言，天线设计和波束设计不仅是其设计的难点，同时也是关键技术。夹角反射面由于其特殊的三维平面结构，在构建多波束天线方面具有天然的优势。在形式上，仅需一块水平方向上的底板与多块垂直方向上的隔离板，即可组合构建成为多波束天线。另一方面，天线的高定向性能，通过提高预定方向上的辐射增益并抑制其他方向的副瓣增益实现。然而由于夹角反射面不存在特定的辐射焦点，从馈源天线发出的辐射波束不能实现良好的校准，增益的提升极为有限。另一方面，反射面的夹角设计还会引起强烈的后向散射。例如2013年，屈绍波等人在《空军工程大学学报》(自然科学版)(第6期)刊登了“一种加载超材料吸波体的新型二面角反射器的设计”，以及在《电子元件与材料》(第10期)刊登了“一种加载超材料吸波体的新型三面角反射器设计”，利用加载超材料吸波结构有效降低了反射面的散射特性，但是并没有考虑反射面天线的辐射问题，也未涉及多波束构建。2015年，申请公布号为CN 104682012 A，名称为“渐变波纹加载的高增益低散射夹角反射面”的专利申请，公开了一种渐变波纹加载的高增益低散射夹角反射面，通过在夹角反射面板上加载一组高度渐变的金属波纹结构，简单有效地将馈源球面波校准为平面波出射，从而有效提高了辐射增益，同时大幅降低了天线的后向散射特性，但是该发明仅对单个二面夹角反射面结构有效，不能应用于三维夹角反射面，且未考虑多波束天线的性能改进。
利用夹角反射面构建高增益多波束天线时，必须对反射面边长、夹角和馈源位置等参数综合设计，以避免临近反射面间的电磁干扰，同时又必须保证多波束天线辐射增益的有效性，并尽可能在宽带范围内实现天线整体的RCS缩减。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术存在的不足，提出一种基于超表面的多波束高定向性三面夹角反射面天线，采用多个角反射面的结构形式，实现空间多波束扫描，同时通过在各反射面板上印制超表面单元，实现了多波束的定向辐射，并有效缩减RCS。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
基于超表面的多波束高定向性三面夹角反射面天线，包括金属底板1、介质板2和N块直角隔离板3，N＝4、5、6；
所述介质板2和金属底板1形成上下层叠结构，所述介质板2的上表面印制有由多个周期性排布的金属方环结构4组成的面阵结构；
所述直角隔离板3，包括直角金属板31和附着在直角金属板31两个侧面的直角介质板32，所述两个侧面的直角介质板32的外表面印制有由多个周期性排布的金属方环结构4组成的面阵结构；
所述N块直角隔离板3固定在介质板2的上表面，与介质板2形成N个结构相同的三面夹角反射面单元；
所述三面夹角反射面单元的口径面中心位置附近设置有球面波馈源5，并通过与三面夹角反射面单元口径面的三个顶点连接的三个支撑杆6固定；
所述介质板2的上表面和所述附着在直角金属板31两个侧面的直角介质板32外表面印制的金属方环结构4的尺寸，是通过该金属方环结构4所在位置的坐标值、该金属方环结构4所在的三面夹角反射面单元对应的球面波馈源5所在位置坐标值，以及入射电磁波的入射角度确定的。
上述基于超表面的多波束高定向性三面夹角反射面天线，所述金属底板1，采用板面大小与介质板2相同的正N边形。
上述基于超表面的多波束高定向性三面夹角反射面天线，所述直角隔离板3的板面形状为等腰直角三角形，N块直角隔离板3分别固定在介质板2上表面的中心点与N个顶点的连线上。
上述基于超表面的多波束高定向性三面夹角反射面天线，所述金属方环结构4，采用外边长为w1、内边长为w2的正方形金属环结构，通过调节外边长w1和内边长w2的尺寸，实现金属环对入射波的相位补偿。
上述基于超表面的多波束高定向性三面夹角反射面天线，所述对金属方环结构4，其对入射波提供的相位补偿值
Figure GDA0002667703750000031
的计算公式为：
Figure GDA0002667703750000032
其中，k0为自由空间中波数，ri为球面波馈源5的相位中心距第i个对称金属环单元中心的距离；(xi,yi)为第i个对称金属环单元中心在xoy平面的位置坐标，
Figure GDA0002667703750000033
为平面波出射方向，θ0和
Figure GDA0002667703750000034
分别为平面波出射方向与z轴和x轴的夹角。
上述基于超表面的多波束高定向性三面夹角反射面天线，所述球面波馈源5，采用矩形标准喇叭结构，该球面波馈源5的相位中心位于喇叭口径面中心位置，安装时，所述球面波馈源5的相位中心位于从三面夹角反射面单元顶点到三面夹角反射面单元口径面中心点连接线的延长线上。
上述基于超表面的多波束高定向性三面夹角反射面天线，所述球面波馈源5，其相位中心与相对于三面夹角反射面单元口径面的距离，确定的原则为：确定的原则为：所述球面波馈源5辐射的球面电磁波刚好全部照射入三面夹角反射面单元口径面，且没有能量外漏。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、本发明通过在各反射面板表面加载超表面单元的方式，实现了对入射波束的相位校准，相位校准利用超表面单元的尺寸变化完成相应的相位补偿，从而将入射球面波校准为高定向性的平面波出射，与现有技术相比，在不改变天线反射面的基本结构的前提下，提高了波束校准效果；
2、本发明通过对金属底板和隔离板的组合设置，以及对球面波馈源位置参数的优化，简单有效地实现了多波束天线结构的构建，与现有技术相比，实现了天线的四波束、五波束和六波束特性，且实现了任意角度的波束指向；
3、本发明通过加载超表面单元的方式，改变了常规三面夹角反射器面板表面的反射相位特性，从而在保证天线增益有效提高的前提下，在宽带范围内大幅降低了天线的散射特性。
附图说明
图1是本发明实施例1的整体结构示意图；
图2是本发明实施例1的超表面单元结构示意图；
图3是未加载超表面的四波束三面夹角反射面天线的三维增益效果图；
图4是本发明实施例1的三维增益效果图；
图5是本发明实施例1的二维增益曲线图；
图6是本发明实施例1的宽带辐射特性示意图；
图7是未加载超表面的四波束三面夹角反射面天线的三维RCS效果图；
图8是本发明实施例1的三维RCS效果图；
图9是本发明实施例1在Ku波段内的RCS曲线图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，给出基于超表面的四波束高定向性三面夹角反射面天线、基于超表面的五波束高定向性三面夹角反射面天线，以及基于超表面的六波束高定向性三面夹角反射面天线的三种实施例，对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
参照图1，基于超表面的四波束高定向性三面夹角反射面天线，包括金属底板1、介质板2、四块直角隔离板3、金属方环结构4、四个球面波馈源5，以及支撑杆6。
所述金属底板1，采用板面大小与介质板2相同的正方形，该介质板2和金属底板1形成上下层叠结构，金属底板1粘接在介质板2的下表面；该金属底板1采用金属铜材料，为了提高本发明的结构强度，金属底板1的厚度为0.5mm；介质板2采用FR4材料，厚度为1mm，其上表面印制有M×M个周期性排布的金属方环结构4，M≥20。
所述M×M个周期性排布的金属方环结构4，理论上当M≥55时，即夹角反射面边长的电尺寸达到10λ以上，超表面对于波束的调控效果最好，此时正方形金属底板1的边长与等腰直角三角形隔离板3的底边长，均大于300mm；但在实验验证的过程中，由于受到计算机仿真条件限制，本发明实施例仅取M＝25，即夹角反射面边长的电尺寸仅为5λ，此时对应的金属底板1的边长为139.7mm。
本实施例中，天线的尺寸虽然仅约为最优效果条件下的一半，但天线的整体性能与现有技术相比，已增益相当，且RCS缩减效果更好；依据天线原理，若继续增加夹角反射面板的电尺寸长度，其辐射增益将得到大幅提高；因此显而易见的是，本发明的最优实施例，其定向性能大幅优于本实施例，且同时优于现有技术效果。
所述直角隔离板3，包括直角金属板31和附着在直角金属板31两个侧面的直角介质板32，该直角金属板31和直角介质板32采用板面大小相同的等腰直角三角形；所述两个侧面的直角三角形介质板32的外表面印制有M×(1+M)/2个周期性排布的金属方环结构4，排布周期长度为a；所述等腰直角三角形板面的腰长为a×(1+M)，底边长为
Figure GDA0002667703750000051
所述四块直角三角形隔离板3，固定在介质板2的上表面，且分别固定在介质板2上表面的两条对角线上，与介质板2形成四个结构相同的三面夹角反射面单元，将空间区域划分为四片，且每个三面夹角反射面单元在空间中的作用区域为90°角范围；在本实施例中，反射平面波的波束指向为，水平方向居中，俯仰方向抬高35.3°。
所述金属方环结构4，如图2所示，采用外边长为w1、内边长为w2的正方形金属环结构，采用铜材料，厚度为0.017mm，其等间隔排布的周期长度a＝3.8mm；通过调节外边长w1和内边长w2的尺寸，以及电磁波的入射角度，可以得到在不同入射角度下，经不同尺寸大小的金属方环结构4反射后的反射波相位分布；而后结合由公式计算得到的各金属方环结构4所在位置处的相位补偿数值，即可确定每个金属方环结构4的外边长w1和内边长w2的精确尺寸，从而在结构上实现金属环对入射波的相位补偿。
所述金属方环结构4，对于相位的调控是在两个维度上进行的，其对入射波提供的相位补偿值
Figure GDA0002667703750000052
是通过该金属方环结构4所在位置的坐标值，以及该金属方环结构4所在的三面夹角反射面单元对应的球面波馈源5所在位置坐标值确定的。
假设反射面是位于xoy平面内的正方形平面，以整个反射面的几何中心作为坐标原点，球面波馈源5的入射波沿z轴负方向向下入射，馈源的最大辐射方向对准反射面的几何中心。假设第i个金属方环结构4中心在xoy平面的位置坐标为(xi,yi)，则相位补偿值
Figure GDA0002667703750000053
的计算公式为：
Figure GDA0002667703750000054
其中，k0为自由空间中波数，ri为球面波馈源5的相位中心距第i个对称金属环单元中心的距离；
Figure GDA0002667703750000055
为平面波出射方向，θ0和
Figure GDA0002667703750000056
分别为平面波出射方向与z轴和x轴的夹角。进一步地，公式中的k0ri表示将来自球面波馈源5的入射球面波转化为垂直于对称金属环单元表面出射的平面波所需要补偿的相位数值；第二部分
Figure GDA0002667703750000061
表示形成给定
Figure GDA0002667703750000062
方向上的平面波所需要进一步补偿的相位。
所述球面波馈源5，采用WR62矩形标准喇叭结构，该球面波馈源5的相位中心位于喇叭口径面中心位置，安装时，所述球面波馈源5的相位中心位于从三面夹角反射面单元顶点到三面夹角反射面单元口径面中心点连接线的延长线上；本实施例的球面波馈源5的相位中心位置与三面夹角反射面单元顶点的距离为62mm。
所述球面波馈源5，其相位中心与三面夹角反射面单元口径面的距离，确定的主要原则为：一是让球面波馈源5辐射的球面波覆盖尽可能多的区域，以使更多的超表面单元参与到调控波束相位的过程中，这有利于辐射波束方向性的改善；二是球面波馈源5的位置，不应过于远离三面夹角反射面单元的口径面，由其辐射的球面电磁波不应外露出三面夹角反射面单元的口径面边缘，否则球面波馈源5产生的入射电磁波，将与相邻三面夹角反射面单元的入射电磁波形成互扰，这不利于波束相位的校准。
所述球面波馈源5，通过与三面夹角反射面单元口径面的三个顶点连接的三个支撑杆6固定。
实施例2：
本实施例的金属底板1与介质板2的形状和尺寸、隔离板3的数量和尺寸，以及球面波馈源5的数量和位置与实施例1不同，其他的结构和原理均与实施例1相同。
本实施例实现的是空间五波束高定向辐射的性能，金属底板1与介质板2采用相同的正五边形板面结构，边长为102.7mm；五块等腰直角三角形隔离板3分别固定在正五边形介质板2上表面的中心点与五个顶点的连线上，两个腰边的长度为87.4mm，底边长度为123.6mm。五个球面波馈源5的相位中心位置，分别与各自空间的三面夹角反射面单元的顶点相距60mm，与该顶点位置的相对方位为(θ＝51°，
Figure GDA0002667703750000063
)，θ和
Figure GDA0002667703750000064
分别为馈源位置与z轴和x轴的夹角。
实施例3：
本实施例的金属底板1与介质板2的形状和尺寸、隔离板3的数量和尺寸，以及球面波馈源5的数量和位置与实施例1不同，其他的结构和原理均与实施例1相同。
本实施例实现的是空间六波束高定向辐射的性能，金属底板1与介质板2采用相同的正六边形板面结构，边长为98.8mm；六块等腰直角三角形隔离板3分别固定在正六边形介质板2上表面的对角线上，两个腰边的长度为98.8mm，底边长度为139.7mm。六个球面波馈源5的相位中心位置，分别与各自空间的三面夹角反射面单元的顶点相距61mm，与该顶点位置的相对方位为(θ＝49°，
Figure GDA0002667703750000071
)，θ和
Figure GDA0002667703750000072
分别为馈源位置与z轴和x轴的夹角。
以下通过仿真实验，对本发明的技术效果作进一步说明。
1、仿真条件和内容。
以下基于本发明实施例1开展的仿真实验，均利用Ansoft HFSS全波仿真软件完成。
仿真1，对未加载超表面的四波束三面夹角反射面天线在15GHz频率下的三维辐射增益进行了仿真，仿真结果如图3所示。
仿真2，对本发明实施例1在15GHz频率下的三维辐射增益进行了仿真，仿真结果如图4所示。
仿真3，分别对未加载超表面的四波束三面夹角反射面天线和本发明实施例1在15GHz频率下的二维辐射增益曲线进行了仿真，取
Figure GDA0002667703750000073
平面，仿真结果如图5所示。
仿真4，分别对本发明实施例1在13GHz、14GHz、16GHz频率下的二维辐射增益曲线进行了仿真，取
Figure GDA0002667703750000074
平面，并与15GHz频率下的数值结果进行对比，仿真结果如图6所示。
仿真5，对未加载超表面的四波束三面夹角反射面天线的三维RCS进行了仿真，取工作频率为15GHz的平面波入射，入射方向为θ＝45°，
Figure GDA0002667703750000075
仿真结果如图7所示。
仿真6，对本发明实施例1的三维RCS进行了仿真，取工作频率为15GHz的平面波入射，入射方向为θ＝45°，
Figure GDA0002667703750000076
仿真结果如图8所示。
仿真7，分别对未加载超表面的四波束三面夹角反射面天线和本发明实施例1在Ku波段(12GHz～18GHz)下的后向RCS数值曲线进行了仿真，取入射平面波方向为θ＝45°，
Figure GDA0002667703750000081
频率间隔取1GHz，仿真结果如图9所示。
2、仿真结果分析。
参照图3，当馈源天线工作在15GHz频率时，未加载超表面的四波束三面夹角反射面天线，其增益在平面空间内呈杂乱分布，各方向增益较为平均，几乎没有定向性，绝大多数方向上的增益在6dBi以下，最大辐射增益为8.7dBi；
参照图4，本发明实施例1的四波束三面夹角反射面天线，在加载超表面后，辐射特性明显变好，在空间中有四束明显的笔形波束向外辐射，同时在其他方向上增益得到了有效的控制，天线辐射方向上的最大增益达到了14.9dBi。
参照图5，为进一步对比验证超表面结构的波束校准特性，分别对未加载超表面的四波束三面夹角反射面天线和本发明实施例1在15GHz频率下的二维辐射增益曲线进行了仿真，由于四波束反射面天线具有二维对称性，取
Figure GDA0002667703750000082
平面作为仿真平面；加载超表面结构后，波束在
Figure GDA0002667703750000083
θ＝±57°的方位上形成了显著的笔形波束，且最大辐射方向上的增益提高了12.4dBi，同时在其他方位上的副瓣被有效压低，波束校准效果明显。
参照图6，考察本发明实施例1的宽带辐射特性，分别在13GHz、14GHz、16GHz频率下对本发明实施例1的二维辐射增益进行了仿真实验，取仿真平面为
Figure GDA0002667703750000084
平面，并与15GHz频率下的数值结果进行对比。可以看到本发明实施例1在13GHz～16GHz的频带范围内，均能保持较为良好的辐射特性，在四个主要辐射方向上能够形成明显的辐射波束，具备高定向多波束效果。从效果来看，15GHz频率时增益最大，14GHz频率时多波束效应最明显。
参照图7，未加载超表面的四波束夹角反射面天线，由于其反射面的结构设置构成了四组标准的90°角反射器，因而入射波经反射面结构反射后绝大多数能量沿原路径返回，从三维RCS效果图中，可以看到在与入射方向相反的方向上，形成了明显的散射强点，其RCS数值最高，也即后向散射最强。
参照图8，本发明实施例1由于加载了超表面结构，使得反射面板上的反射相位发生改变，对于入射平面波来说，这些相位的突变表现为典型的无序性，因而能够将回波能量无序地向各处散射，从而使得后向散射数值大为降低，在效果图上没有明显的散射回波强点。
参照图9，考察本发明实施例1的宽带RCS缩减特性，以Ku波段(12GHz～18GHz)为例进行仿真实验，取入射平面波方向为θ＝45°，
Figure GDA0002667703750000091
频率间隔为1GHz。未加载超表面的四波束夹角反射面天线的后向RCS数值在-2.1dBsm～0dBsm，在13GHz时最低为-2.1dBsm，在14GHz时最高为-0.26dBsm；加载超表面结构后，天线的后向RCS数值大幅降低，在12GHz时最低为-22.8dBsm，比未加载超表面的反射面天线在12GHz时的后向RCS下降约21.4dBsm，在18GHz时最高为-4.7dBsm，比未加载超表面的反射面天线在18GHz时的后向RCS下降约4.1dBsm。在整个Ku波段范围内，本发明实施例1的后向RCS数值比未加载超表面的四波束反射面天线平均缩减约13.7dBsm，说明本发明实施例1具有显著的宽带RCS缩减特性。
以上描述仅是本发明的优选实施方式，并不对本发明构成限制，对于本领域的普通技术人员来说，均可在不脱离本发明创新构思的前提下所做出的若干变形和改进，但这些改变均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于超表面的多波束高定向性三面夹角反射面天线，其特征在于：包括金属底板(1)、介质板(2)和N块直角隔离板(3)，N＝4、5、6；
所述介质板(2)和金属底板(1)形成上下层叠结构，所述介质板(2)的上表面印制有由多个周期性排布的金属方环结构(4)组成的面阵结构；
所述直角隔离板(3)，包括直角金属板(31)和附着在直角金属板(31)两个侧面的直角介质板(32)，所述两个侧面的直角介质板(32)的外表面印制有由多个周期性排布的金属方环结构(4)组成的面阵结构；
所述N块直角隔离板(3)固定在介质板(2)的上表面，与介质板(2)形成N个结构相同的三面夹角反射面单元；
所述三面夹角反射面单元的口径面中心位置附近设置有球面波馈源(5)，并通过与三面夹角反射面单元口径面的三个顶点连接的三个支撑杆(6)固定；
所述介质板(2)的上表面和所述附着在直角金属板(31)两个侧面的直角介质板(32)外表面印制的金属方环结构(4)的尺寸，是通过该金属方环结构(4)所在位置的坐标值、该金属方环结构(4)所在的三面夹角反射面单元对应的球面波馈源(5)所在位置坐标值，以及入射电磁波的入射角度确定的；
所述金属方环结构(4)，其对入射波提供的相位补偿值
Figure FDA0002667703740000011
的计算公式为：
Figure FDA0002667703740000012
其中，k0为自由空间中波数，ri为球面波馈源(5)的相位中心距第i个对称金属环单元中心的距离；(xi,yi)为第i个对称金属环单元中心在xoy平面的位置坐标，
Figure FDA0002667703740000013
为平面波出射方向，θ0和
Figure FDA0002667703740000014
分别为平面波出射方向与z轴和x轴的夹角。
2.根据权利要求1所述的基于超表面的多波束高定向性三面夹角反射面天线，其特征在于，所述金属底板(1)，采用板面大小与介质板(2)相同的正N边形。
3.根据权利要求1所述的基于超表面的多波束高定向性三面夹角反射面天线，其特征在于，所述直角隔离板(3)的板面形状为等腰直角三角形，所述N块直角隔离板(3)分别固定在介质板(2)上表面的中心点与N个顶点的连线上。
4.根据权利要求1所述的基于超表面的多波束高定向性三面夹角反射面天线，其特征在于，所述金属方环结构(4)，采用外边长为w1、内边长为w2的正方形金属环结构，通过调节外边长w1和内边长w2的尺寸，实现金属环对入射波的相位补偿。
5.根据权利要求1所述的基于超表面的多波束高定向性三面夹角反射面天线，其特征在于，所述球面波馈源(5)，采用矩形标准喇叭结构，该球面波馈源(5)的相位中心位于喇叭口径面中心位置，安装时，所述球面波馈源(5)的相位中心位于从三面夹角反射面单元顶点到三面夹角反射面单元口径面中心点连接线的延长线上。
6.根据权利要求5所述的基于超表面的多波束高定向性三面夹角反射面天线，其特征在于，所述球面波馈源(5)，其相位中心与三面夹角反射面单元口径面的距离，确定的原则为：所述球面波馈源(5)辐射的球面电磁波刚好全部照射入三面夹角反射面单元口径面，且没有能量外漏。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112735111B (zh) * 2020-12-16 2022-04-08 中兴通讯股份有限公司 智能面板调控方法、装置、系统、智能面板和存储介质
CN115236647A (zh) * 2022-07-22 2022-10-25 江苏科技大学 具有声学超表面的角反射器、角反射体及强度评估方法
CN116243285B (zh) * 2023-03-03 2024-07-30 江苏科技大学 一种具有可调声学超表面的多面角反射体

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1769271A1 (ru) * 1990-07-30 1992-10-15 Soyuznyj Pi Min Svyazi Sssr G Koльцebaя ahtehhaя cиctema
CN102646871A (zh) * 2012-04-27 2012-08-22 深圳光启创新技术有限公司 多天线系统
CN103887599A (zh) * 2012-12-19 2014-06-25 深圳光启创新技术有限公司 天线单元、多天线组件及无线互连设备
RU2572795C1 (ru) * 2014-09-01 2016-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" Навигационный радиооптический уголковый отражатель направленного действия
CN105977632A (zh) * 2016-06-12 2016-09-28 南京航空航天大学 基于超材料的非互易性天线罩及其非互易性能的产生方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1238400A (en) * 1984-11-21 1988-06-21 Simon Haykin Trihedral radar reflector
CN107579353B (zh) * 2017-08-25 2020-10-09 西安电子科技大学 基于超表面的高定向性柱状凸面共形反射面天线

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1769271A1 (ru) * 1990-07-30 1992-10-15 Soyuznyj Pi Min Svyazi Sssr G Koльцebaя ahtehhaя cиctema
CN102646871A (zh) * 2012-04-27 2012-08-22 深圳光启创新技术有限公司 多天线系统
CN103887599A (zh) * 2012-12-19 2014-06-25 深圳光启创新技术有限公司 天线单元、多天线组件及无线互连设备
RU2572795C1 (ru) * 2014-09-01 2016-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" Навигационный радиооптический уголковый отражатель направленного действия
CN105977632A (zh) * 2016-06-12 2016-09-28 南京航空航天大学 基于超材料的非互易性天线罩及其非互易性能的产生方法

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