CN110767999A - 一种一比特数字编码天线单元以及数字式相控阵天线系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种一比特数字编码天线单元以及数字式相控阵天线系统。本发明给出的直接辐射式数字编码天线单元，在其辐射贴片上集成了PIN二极管，通过对PIN二极管施加不同的偏置，可使天线单元的辐射波束呈现出0度和180度两种相位，分别对应于数码“0”和“1”。将单元周期性排列组阵，并通过功分网络进行馈电，即构成一种新型的相控阵天线；其中，通过优化算法控制阵列上单元的编码分布，可生成不同指向的扫描波束或者不同形状的赋形波束。与传统的相控阵天线相比，本发明降低了系统成本和复杂度；与基于数字编码超表面的相控阵天线相比，本发明降低了系统的剖面和体积，避免了空间照射馈电带来的能量泄露，提高了天线的整体效率。

Description

一种一比特数字编码天线单元以及数字式相控阵天线系统
技术领域
本发明涉及微波天线及新型相控阵系统技术领域，特别是一种一比特数字编码天线单元以及由其构成的新型数字式相控阵天线系统。
背景技术
相控阵天线通过电控扫描代替机械扫描，从而使得天线具有跟踪波束的快速扫描能力、波束形状的快速变化能力、空间功率合成能力、优异的空间定向与空域滤波能力。传统的相控阵天线系统中，为了实现波束的动态扫描等功能，在T/R组件中需要使用大量的移相器和相应的复杂控制网络，通过移相器来改变天线单元的相位，进而控制天线方向图使其波束指向特定目标，系统整体的复杂度和成本极高。近年来提出的基于反射式或透射式编码超表面的相控阵天线，通过编码超表面对入射电磁波的调控功能，同样可以实现动态波束扫描，且有效降低了天线成本；该种类型相控阵天线的一个显著特点，是在距离超表面的一定位置上放有空间照射馈源天线，用于发射入射波至超表面或者接收超表面上的调制波束，馈源天线的引入也使得系统的整体剖面显著升高，无法满足共形、集成化等设计需求，并极大地限制了天线的使用场景，降低了该类天线的实用性，同时馈源空间照射馈电所带来的能量泄露也降低了天线的整体效率。
发明内容
本发明提供了一种直接辐射式一比特数字编码天线单元以及由其构成的新型数字式相控阵天线系统，解决了上述技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
直接辐射式一比特数字编码天线单元中集成了两个PIN二极管，单元结构中包含了交替排列的4层金属结构和3层介质层，其构成包括：PIN二极管Ⅰ、PIN二极管Ⅱ、外层辐射金属贴片、内层辐射金属贴片、上层介质基板、偏置控制层、半固化粘结片、金属地板、下层介质基板、馈电网络层。其中，PIN二极管Ⅰ和PIN二极管Ⅱ位于外层辐射金属贴片与内层辐射金属贴片交界处；上层介质基板的相对介电常数及厚度分别为εr1＝3.55和h1＝1.524mm，半固化粘结片的相对介电常数及厚度分别为εr2＝3.52和h2＝0.101mm，下层介质基板的相对介电常数及厚度分别为εr3＝3.55和h3＝0.508mm。外层辐射金属贴片形状呈现为“O”型，并通过位于水平中心线上对称放置的两个金属化过孔与金属地板相连接。内层辐射金属贴片形状呈现为“Φ”型，即由环形结构和带状结构组合构成，环形结构部分通过中心线上对称放置的两个金属化过孔与偏置控制层相连接，带状结构部分通过位于中心处的金属化过孔与馈电网络层相连接。偏置控制层与金属地板的距离非常近(距离为0.101mm)，从而极大减小了控制线对外层辐射金属贴片和内层辐射金属贴片的影响；同时，为了进一步提高射频信号与偏置直流之间的隔离度，在偏置控制层上还集成了对称排布的曲折线分布电感和“扇形”分布电容。在实际工作中，通过偏置控制层对PIN二极管Ⅰ和PIN二极管Ⅱ施加预设的偏置电压，即可使得编码天线单元的辐射波束呈现出0度和180度两种不同的相位，分别用于对应数码“0”和数码“1”。
进一步地，将该天线单元按照周期性方形网格分布排列组阵，并通过功分网络进行馈电，即构成一种新型的数字编码式相控阵天线系统。其中，用于单元馈电的功分网络，可采用微带功分网络、波导功分网络、基片集成波导(SIW)功分网络、间隙波导功分网络(GWG)等多种形式；优选地，可采用不等分串并联混合馈电网络，并通过在单元间引入初始相位差和施加单元幅度加权，有效减低扫描波束的旁瓣。在该新型数字式相控阵天线系统的实际工作过程中，信号处理板可施加不同的预设偏置电压来控制阵列上每一个单元的PIN二极管的导通与闭合状态，使得天线单元的辐射波束处于不同的编码态，进一步通过优化算法来控制阵列上单元的编码分布，即可生成具有不同指向的扫描波束、各种形状的赋形波束或实现多波束辐射。
与现有技术方案相比，本发明的有益效果如下：
1、与传统的相控阵天线系统相比，本发明所涉及的新型数字式相控阵天线不再需要使用移相器和相应的移相控制网络，仅需要单路T/R组件，从而极大降低了系统的成本和设计复杂度；
2、与现有基于反射式或者透射式数字编码超表面的相控阵天线相比，本发明所涉及的新型数字式相控阵天线无需额外的空间照射馈源，从而有效降低了系统的剖面和体积，可满足易共形、集成化等设计需求，同时也避免了空间照射馈电带来的能量泄露，提高了天线的整体效率；
3、本发明所涉及的一种直接辐射式一比特数字编码天线单元，直接在天线单元的辐射金属贴片上集成PIN二极管，实现了对天线辐射波束的一比特数字编码；
4、本发明所涉及的一种直接辐射式一比特数字编码天线单元，通过电流反转原理实现了两种编码态稳定的180度相差，单元还具有结构简洁、易于偏置控制等优点；
5、本发明所涉及的一种新型数字式相控阵天线，采用常规的PCB工艺，易于加工，便于量产，具有厚度小、成本低和集成度高等优点。
附图说明
图1是本发明给出的基于一比特数字编码天线单元的新型数字式相控阵天线之系统框架示意图。
图2(a)是本发明中新型一比特数字编码天线单元之结构示意图。
图2(b)是本发明中新型一比特数字编码天线单元之辐射层金属贴片结构尺寸图。
图2(c)是本发明中新型一比特数字编码天线单元之偏置层结构尺寸图。
图3是本发明中一比特数字编码天线单元在表征数码“1”和数码“0”两种编码态时端口VSWR特性图。
图4是本发明中一比特数字编码天线单元表征数码“1”和数码“0”两种编码态时在中心工作频率7.5GHz的远场辐射方向图。
图5是本发明中一比特数字编码天线单元表征数码“1”和数码“0”两种编码态时在中心工作频率7.5GHz的远场辐射相位方向图。
图6为实施例二中由一比特数字编码天线单元构成的16×16元新型数字式相控阵天线的示意图。
图7为实施例二中16×16元新型数字式相控阵天线所采用的不等分串并联混合馈电网络之结构示意图。
图8为实施例二中16×16元新型数字式相控阵天线经馈电网络在阵列各单元间引入的初始相位图。
图9为实施例三中16×16元新型数字式相控阵天线在波束指向为(0°,0°)时所对应的单元编码分布图。
图10为实施例三中16×16元新型数字式相控阵天线在波束指向为(0°,0°)时中心频率f＝7.5GHz处的3D空间辐射方向图。
图11为实施例三中16×16元新型数字式相控阵天线在波束指向为(0°,0°)时中心频率f＝7.5GHz处的2D空间辐射方向图。
图12为实施例三中16×16元新型数字式相控阵天线在波束指向为(-30°,0°)时所对应的单元编码分布图。
图13为实施例三中16×16元新型数字式相控阵天线在波束指向为(-30°,0°)时中心频率f＝7.5GHz处的3D空间辐射方向图。
图14为实施例三中16×16元新型数字式相控阵天线在波束指向为(-30°,0°)时中心频率f＝7.5GHz处的2D空间辐射方向图。
图15为实施例四中16×16元新型数字式相控阵天线在生成模态l＝+1涡旋电磁波时所对应的单元编码分布。
图16为实施例四中16×16元新型数字式相控阵天线所生成模态l＝+1涡旋电磁波的空间远场辐射方向图。
图17为实施例四中16×16元新型数字式相控阵天线所生成模态l＝+1涡旋电磁波的空间远场辐射相位分布图。
图18为实施例四中16×16元新型数字式相控阵天线在生成模态l＝+2涡旋电磁波时所对应的单元编码分布。
图19为实施例四中16×16元新型数字式相控阵天线所生成模态l＝+2涡旋电磁波的空间远场辐射方向图。
图20为实施例四中16×16元新型数字式相控阵天线所生成模态l＝+2涡旋电磁波的空间远场辐射相位分布图。
具体实施方式
本发明提供了一种基于直接辐射式一比特数字编码天线单元的新型数字式相控阵天线系统的设计方法。通过控制集成在天线单元辐射金属贴片上PIN二极管的偏置电压，就可使天线单元的辐射波束呈现出0度和180度两种不同的相位，对应了数码“0”和数码“1”；通过优化算法控制阵列上单元的编码分布，就可以生成不同指向的扫描波束或者不同形状的赋形波束。
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细描述。图1给出了基于一比特数字编码天线单元的数字式相控阵天线系统的框架示意图，可以看到，数字式相控阵天线系统1由新型直接辐射式一比特数字编码天线单元2经周期性方形网格排布组成，通过信号处理板3控制阵列上单元的编码分布，即可生成具有不同指向的扫描波束、各种形状的赋形波束或实现多波束辐射，该新型数字式相控阵天线不需要使用移相器，仅需单路T/R组件，从而可以极大降低系统的成本和复杂度。
实施例1:直接辐射式一比特数字编码天线单元
同时参阅图2至图5。
该新型直接辐射式一比特数字编码天线单元2的结构示意图及尺寸标注图请参阅图2，可以看到，其特征在于单元结构中集成了两个PIN二极管，单元结构中包含了交替排列的4层金属结构和3层介质层，其构成包括：PIN二极管Ⅰ201、PIN二极管Ⅱ202、外层辐射金属贴片203、内层辐射金属贴片204、上层介质基板205、偏置控制层206、半固化粘结片207、金属地板208、下层介质基板209、馈电网络层210。其中，PIN二极管Ⅰ201和PIN二极管Ⅱ202位于外层辐射金属贴片203与内层辐射金属贴片204交界处；上层介质基板205的相对介电常数及厚度分别为εr1＝3.55和h1＝1.524mm，半固化粘结片207的相对介电常数及厚度分别为εr2＝3.52和h2＝0.101mm，下层介质基板209的相对介电常数及厚度分别为εr3＝3.55和h3＝0.508mm。外层辐射金属贴片203形状呈现为“O”型，并通过位于水平中心线上对称放置的两个金属化过孔与金属地板208相连接。内层辐射金属贴片204形状呈现为“Φ”型，即由环形结构和带状结构组合构成，环形结构部分通过中心线上对称放置的两个金属化过孔与偏置控制层206相连接，带状结构部分通过位于中心的金属化过孔与馈电网络层210相连接。偏置控制层206与金属地板208间距离非常近，从而极大减小了控制线对外层辐射金属贴片203和内层辐射金属贴片204的影响；同时，为了进一步提高射频信号与偏置直流之间的隔离度，偏置控制层206还集成了对称排布的曲折线分布电感和“扇形”分布电容。
在实际工作中，通过偏置控制层206对PIN二极管Ⅰ201和PIN二极管Ⅱ202施加两种不同的偏置电压，即可使得编码天线单元的辐射波束呈现出180度的相位差，分别对应于数码“1”和数码“0”；其中，处于编码“1”时，PIN二极管Ⅰ201处于导通状态，PIN二极管Ⅱ202处于关闭状态；处于编码“0”时，PIN二极管Ⅰ201处于关闭状态，PIN二极管Ⅱ202处于导通状态。当对PIN二极管施加正向偏置电压+5V且正向偏置电流达到50mA时，PIN二极管处于导通状态，可等效为一个串联电阻RON＝2.1Ω；当对PIN二极管施加正向偏置电压-10V时，PIN二极管处于关闭状态，二极管等效为一个并联电容COFF＝0.05pF。
图3给出了一比特数字编码天线单元2在表征两种数码态“1”和“0”时的单元端口特性，可以看到，单元中心工作频率为f＝7.5GHz，两种数码态下单元在7.3GHz～7.7GHz的频率范围内满足VSWR＜2。
图4给出了在中心工作频率7.5GHz处，一比特数字编码天线单元2在表征两种数码态“1”和“0”时的远场辐射方向图，其中，数码态“1”时单元增益为4.38dB，数码态“0”时单元增益为4.52dB，两种数码态下增益基本一致。
图5给出了在中心工作频率7.5GHz处，一比特数字编码天线单元2在表征两种数码态“1”和“0”时的远场辐射相位方向图，可以看到，数字单元在两种数码态下，远场辐射的相位差保持在180°。
实施例2:由编码天线单元构成的新型数字式相控阵天线
同时参阅图6至图8。
进一步将该直接辐射式一比特数字编码天线单元按照周期性方形网格分布排列组阵，并通过功分网络进行馈电，即构成一种新型的数字编码式相控阵天线，本实施例中构建了一个16×16阵元的数字式相控阵天线，阵列整体尺寸为320mm×320mm×2.238mm，其详细结构可参阅图6。
该相控阵系统中用于单元馈电的功分网络，可采用微带功分网络、波导功分网络、基片集成波导(SIW)功分网络、间隙波导功分网络(GWG)等多种形式。在本实施例中，优选地采用了不等分串并联混合馈电网络，通过在单元间引入初始相位差和施加单元幅度加权，可有效减低扫描波束的旁瓣电平，馈电网络详细结构可参阅图7，经馈电网络在阵列中各单元间引入的初始相位φ0可参阅图8。
在该新型数字式相控阵天线系统的实际工作过程中，信号处理板3可施加不同的偏置电压来控制阵列上每一个单元的PIN二极管的导通与闭合状态，使得天线单元的辐射波束处于不同的编码态，进一步通过优化算法来控制阵列上单元的编码分布，即可生成具有不同指向的扫描波束、各种形状的赋形波束或实现多波束辐射。
实施例3:采用新型数字式相控阵天线实现波束扫描
本实施例中，通过控制阵列上单元的编码分布，生成具有不同指向的扫描波束，详细可参阅图9至图14。
首先，控制一比特数字式相控阵天线上单元的编码分布，利用等相位面综合方法进行编码量化及优化，使得波束指向
Figure BDA0002212004100000091
为(0°,0°)，此时，阵列上各单元的编码分布如图9所示，得到的3D波束方向图及其在
Figure BDA0002212004100000092
上的切面分别如图10和图11所示；可以看到，此时阵列天线最大增益为23.7dB，副瓣电平在-16dB以下。
进一步验证波束扫描后的效果，控制一比特数字式相控阵天线上单元的编码分布，利用等相位面综合方法进行编码量化及优化，使得波束指向
Figure BDA0002212004100000093
为(-30°,0°)，此时，阵列上各单元的编码分布如图12所示，得到的3D波束方向图及其在
Figure BDA0002212004100000094
上的切面分别如图13和图14所示；可以看到，此时阵列天线最大增益为22.7dB，副瓣电平同样在-16dB以下，整体上实现了高质量高精度的波束扫描。
实施例4:采用新型数字式相控阵天线生成涡旋电磁波
本实施例中，通过控制阵列上单元的编码分布，验证阵列天线生成各种形状的赋形波束能力，具体实施中我们通过生成不同模态的涡旋电磁波进行示例，详细可参阅图15至图20。
首先，控制一比特数字式相控阵天线上各单元的编码来生成l＝+1模态的涡旋电磁波，阵列上任意单元的理论补偿相位为δ＝φ0+l·arctan(y/x)，式中φ0为各单元的初始相位，x和y为任意单元相对阵列中心的横坐标与纵坐标，l为涡旋电磁波的模态。将补偿相位δ进行一比特量化得到量化相位δq：
Figure BDA0002212004100000101
其中，量化态δq＝0对应于数码“0”，量化态δq＝π对应于数码“1”。从而得到生成模式l＝+1涡旋电磁波所对应的单元编码分布如附图15所示。对该编码分布下阵列的远场特性进行仿真计算，得到l＝+1模态涡旋波的远场辐射方向图如图16所示；可以看到，涡旋波束围绕阵列的中心轴线形成一个辐射较高的环形区域。附图17给出了l＝+1模态涡旋电磁波的远场空间相位分布，从中可以观察到涡旋电磁波所特有的中心相位奇点和螺旋相位结构，环绕中心顺时针方向旋转一周，电磁波的相位逐渐增大，相位变化对应了一个相位周期2π。
进一步控制一比特数字式相控阵天线上单元的编码分布来生成l＝+2模态的涡旋电磁波，此时所对应的单元编码分布如附图18所示。得到l＝+2模态涡旋电磁波的远场辐射方向图如图19所示。附图20给出了l＝+2模态涡旋电磁波的空间相位分布，同样可观察到涡旋电磁波的中心相位奇点和螺旋相位结构，环绕中心顺时针方向旋转一周，电磁波的相位逐渐增大，相位变化对应了两个相位周期4π。
需要说明的是，上文只是对本发明进行示意性说明和阐述，本领域的技术人员应当明白，对本发明的任意修改和替换都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种一比特数字编码天线单元，其特征在于，包括从上至下依次交替排列的四层金属结构和三层介质层；第一层金属结构包括外层辐射金属贴片和内层辐射金属贴片，内层辐射金属贴片连接在外层辐射金属贴片内部，第二层金属结构为偏置控制层，第三层金属结构为金属地板，第四层金属结构为馈电网络层；第一层介质层为上层介质基板，第二层介质层为半固化粘结片，第三层介质层为下层介质基板。
2.如权利要求1所述的一种一比特数字编码天线单元，其特征在于，外层辐射金属贴片与内层辐射金属贴片之间分别集成有PIN二极管Ⅰ和PIN二极管Ⅱ。
3.如权利要求1所述的一种一比特数字编码天线单元，其特征在于，所述外层辐射金属贴片的形状呈现为“O”型，通过位于水平中心线上对称放置的两个金属化过孔与金属地板相连接。
4.如权利要求1所述的一种一比特数字编码天线单元，其特征在于，所述内层辐射金属贴片的形状呈现为“Φ”型，即由环形结构和带状结构组合构成；其中，环形结构部分通过中心线上对称放置的两个金属化过孔与偏置控制层相连接，带状结构部分通过位于中心处的金属化过孔与馈电网络层相连接。
5.如权利要求1所述的一种一比特数字编码天线单元，其特征在于，所述偏置控制层还包括对称排布的曲折线分布电感和“扇形”分布电容。
6.如权利要求1所述的一种一比特数字编码天线单元，其特征在于，通过偏置控制层对PIN二极管Ⅰ和PIN二极管Ⅱ施加预设偏置电压，即可使得编码天线单元的辐射波束呈现出0度和180度两种不同的相位，分别对应于数码“0”和数码“1”。
7.一种数字式相控阵天线系统，其特征在于，包括如权利要求1-6任一权利要求所述的天线单元，所述天线单元采用周期性方形网格分布构成阵列天线，天线单元通过功分网络进行馈电。
8.如权利要求7所述的一种数字式相控阵天线系统，其特征在于，所述功分网络包括微带功分网络、波导功分网络、间隙波导功分网络、基片集成波导功分网络中的一种及以上。
9.如权利要求7所述的一种数字式相控阵天线系统，其特征在于，所述功分网络采用不等分串并联混合馈电网络，通过在天线单元间引入初始相位差并对天线单元施加幅度加权，减低扫描波束的旁瓣。
10.根据权利要求7所述的一种数字式相控阵天线系统，其特征在于，通过优化算法经信号处理板控制数字式相控阵天线系统上天线单元的编码分布，完成波束扫描、波束赋形和多波束辐射。
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Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111276804A (zh) * 2020-02-11 2020-06-12 东南大学 一种基于数字编码超宽带天线阵及其高精度双波束扫描方法
CN111478030A (zh) * 2020-04-07 2020-07-31 东南大学 一种可重构和差波束形成系统及方法
CN111478029A (zh) * 2020-04-07 2020-07-31 东南大学 一种辐射式阵列天线及电磁波辐射方向控制方法
CN111490351A (zh) * 2020-03-18 2020-08-04 南京星腾通信技术有限公司 一种多bit位量化的数字相控阵天线
CN111585028A (zh) * 2020-05-26 2020-08-25 华南理工大学 一种数字编码全息天线及其调控方法
CN112698319A (zh) * 2020-12-10 2021-04-23 上海航天电子有限公司 一种雷达测量目标角度的实验方法
CN112864595A (zh) * 2021-01-07 2021-05-28 中山大学 一种透射式电磁表面单元及层叠式阵列结构
CN112993578A (zh) * 2021-01-19 2021-06-18 中国人民解放军国防科技大学 一种极化编码相控阵限幅天线
CN113067616A (zh) * 2021-03-12 2021-07-02 上海航天电子有限公司 基于时间调制数字超表面的dbf相控阵系统
CN113726381A (zh) * 2021-08-30 2021-11-30 上海无线电设备研究所 一种动态波束扫描透射型编码超表面阵列
CN114267952A (zh) * 2021-12-31 2022-04-01 湖南大学 1bit双极化数字编码单元及波束扫描阵列天线系统
CN114678702A (zh) * 2022-04-07 2022-06-28 中国电子科技集团公司第十研究所 一种基于1-bit数字相控技术的零栅瓣平面相控阵天线
CN114937861A (zh) * 2022-04-13 2022-08-23 湖南大学 一比特辐射反射一体化天线单元及阵列天线系统
CN115117615A (zh) * 2022-07-26 2022-09-27 电子科技大学 一种基于2bit相位数字化的双圆极化平板电扫天线
CN115332812A (zh) * 2022-08-25 2022-11-11 中国人民解放军空军工程大学 一种基于有源超表面的反射阵列天线及其制造方法
CN115579649A (zh) * 2022-12-07 2023-01-06 东南大学 具有低成本和低剖面的二维宽角扫描可编程比特阵列天线
WO2023034259A1 (en) * 2021-08-30 2023-03-09 Smiths Interconnect, Inc. Broadband dual polarized scan invariant impedance planar antenna array element for electronically scanned array applications
WO2023060557A1 (zh) * 2021-10-15 2023-04-20 北京小米移动软件有限公司 一种阵列天线及通信设备
CN116231300A (zh) * 2023-05-04 2023-06-06 湖南大学 1bit宽带辐射式可重构单元及波束扫描阵列天线
CN116231301A (zh) * 2023-05-04 2023-06-06 湖南大学 双馈电可编程单元及反射辐射单双波束扫描阵列天线
CN116315664A (zh) * 2023-05-11 2023-06-23 微网优联科技(成都)有限公司 一种可重构天线

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020196185A1 (en) * 2000-11-01 2002-12-26 Bloy Graham P. Active high density multi-element directional antenna system
WO2016106631A1 (zh) * 2014-12-31 2016-07-07 华为技术有限公司 天线系统和波束控制方法
US20160268683A1 (en) * 2013-01-28 2016-09-15 James Wang Hierarchically elaborated phased-array antenna modules and method of operation
CN106025561A (zh) * 2016-06-28 2016-10-12 西安电子科技大学 一种一比特数字编码微带反射阵天线
CN108279457A (zh) * 2018-02-02 2018-07-13 暨南大学 一种可实现新型防伪技术的位移编码型超表面矢量全息元件
CN108539426A (zh) * 2018-04-02 2018-09-14 上海航天电子有限公司 基于一比特透射式数字编码超材料生成多模涡旋电磁波的透镜及方法
CN109273846A (zh) * 2018-11-08 2019-01-25 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种基于透射式相控电磁表面的可重构阵列天线
CN109326888A (zh) * 2018-09-29 2019-02-12 东南大学 一种一比特光控数字式超表面
US20190104421A1 (en) * 2017-10-02 2019-04-04 Searete Llc Time reversal beamforming techniques with metamaterial antennas
US20190140350A1 (en) * 2017-11-08 2019-05-09 Searete Llc Metamaterial phase shifters
CN109755765A (zh) * 2018-12-04 2019-05-14 西安电子科技大学 基于均匀圆形阵列的多模态可重构轨道角动量天线
CN110148838A (zh) * 2019-04-29 2019-08-20 东南大学 一种基于数字编码表征的方向图可重构平面阵列天线及其控制方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020196185A1 (en) * 2000-11-01 2002-12-26 Bloy Graham P. Active high density multi-element directional antenna system
US20160268683A1 (en) * 2013-01-28 2016-09-15 James Wang Hierarchically elaborated phased-array antenna modules and method of operation
WO2016106631A1 (zh) * 2014-12-31 2016-07-07 华为技术有限公司 天线系统和波束控制方法
CN106025561A (zh) * 2016-06-28 2016-10-12 西安电子科技大学 一种一比特数字编码微带反射阵天线
US20190104421A1 (en) * 2017-10-02 2019-04-04 Searete Llc Time reversal beamforming techniques with metamaterial antennas
US20190140350A1 (en) * 2017-11-08 2019-05-09 Searete Llc Metamaterial phase shifters
CN108279457A (zh) * 2018-02-02 2018-07-13 暨南大学 一种可实现新型防伪技术的位移编码型超表面矢量全息元件
CN108539426A (zh) * 2018-04-02 2018-09-14 上海航天电子有限公司 基于一比特透射式数字编码超材料生成多模涡旋电磁波的透镜及方法
CN109326888A (zh) * 2018-09-29 2019-02-12 东南大学 一种一比特光控数字式超表面
CN109273846A (zh) * 2018-11-08 2019-01-25 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种基于透射式相控电磁表面的可重构阵列天线
CN109755765A (zh) * 2018-12-04 2019-05-14 西安电子科技大学 基于均匀圆形阵列的多模态可重构轨道角动量天线
CN110148838A (zh) * 2019-04-29 2019-08-20 东南大学 一种基于数字编码表征的方向图可重构平面阵列天线及其控制方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
W. K. CAO: "Broadband diffusion of acoustic waves via a 1-bit coding metasurface", 《12TH INTERNATIONAL CONGRESS ON ARTIFICIAL MATERIALS FOR NOVEL WAVE PHENOMENA–METAMATERIALS》 *
白旭东: "基于蜂窝六边形构型超表面的涡旋波反射阵", 《2019年全国天线年会论文集（上册）》 *

Cited By (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111276804A (zh) * 2020-02-11 2020-06-12 东南大学 一种基于数字编码超宽带天线阵及其高精度双波束扫描方法
CN111490351A (zh) * 2020-03-18 2020-08-04 南京星腾通信技术有限公司 一种多bit位量化的数字相控阵天线
CN111490351B (zh) * 2020-03-18 2021-07-16 南京星腾通信技术有限公司 一种多bit位量化的数字相控阵天线
CN111478030A (zh) * 2020-04-07 2020-07-31 东南大学 一种可重构和差波束形成系统及方法
CN111478029A (zh) * 2020-04-07 2020-07-31 东南大学 一种辐射式阵列天线及电磁波辐射方向控制方法
CN111478030B (zh) * 2020-04-07 2023-09-19 东南大学 一种可重构和差波束形成系统及方法
CN111585028A (zh) * 2020-05-26 2020-08-25 华南理工大学 一种数字编码全息天线及其调控方法
CN111585028B (zh) * 2020-05-26 2023-09-19 华南理工大学 一种数字编码全息天线及其调控方法
CN112698319A (zh) * 2020-12-10 2021-04-23 上海航天电子有限公司 一种雷达测量目标角度的实验方法
CN112864595A (zh) * 2021-01-07 2021-05-28 中山大学 一种透射式电磁表面单元及层叠式阵列结构
CN112993578B (zh) * 2021-01-19 2022-04-26 中国人民解放军国防科技大学 一种极化编码相控阵限幅天线
CN112993578A (zh) * 2021-01-19 2021-06-18 中国人民解放军国防科技大学 一种极化编码相控阵限幅天线
CN113067616A (zh) * 2021-03-12 2021-07-02 上海航天电子有限公司 基于时间调制数字超表面的dbf相控阵系统
CN113726381A (zh) * 2021-08-30 2021-11-30 上海无线电设备研究所 一种动态波束扫描透射型编码超表面阵列
WO2023034259A1 (en) * 2021-08-30 2023-03-09 Smiths Interconnect, Inc. Broadband dual polarized scan invariant impedance planar antenna array element for electronically scanned array applications
WO2023060557A1 (zh) * 2021-10-15 2023-04-20 北京小米移动软件有限公司 一种阵列天线及通信设备
CN114267952A (zh) * 2021-12-31 2022-04-01 湖南大学 1bit双极化数字编码单元及波束扫描阵列天线系统
CN114678702A (zh) * 2022-04-07 2022-06-28 中国电子科技集团公司第十研究所 一种基于1-bit数字相控技术的零栅瓣平面相控阵天线
CN114678702B (zh) * 2022-04-07 2023-06-16 中国电子科技集团公司第十研究所 一种基于1-bit数字相控技术的零栅瓣平面相控阵天线
CN114937861A (zh) * 2022-04-13 2022-08-23 湖南大学 一比特辐射反射一体化天线单元及阵列天线系统
CN115117615A (zh) * 2022-07-26 2022-09-27 电子科技大学 一种基于2bit相位数字化的双圆极化平板电扫天线
CN115117615B (zh) * 2022-07-26 2023-09-29 电子科技大学 一种基于2bit相位数字化的双圆极化平板电扫天线
CN115332812A (zh) * 2022-08-25 2022-11-11 中国人民解放军空军工程大学 一种基于有源超表面的反射阵列天线及其制造方法
CN115332812B (zh) * 2022-08-25 2024-03-22 中国人民解放军空军工程大学 一种基于有源超表面的反射阵列天线及其制造方法
CN115579649A (zh) * 2022-12-07 2023-01-06 东南大学 具有低成本和低剖面的二维宽角扫描可编程比特阵列天线
CN116231300A (zh) * 2023-05-04 2023-06-06 湖南大学 1bit宽带辐射式可重构单元及波束扫描阵列天线
CN116231301A (zh) * 2023-05-04 2023-06-06 湖南大学 双馈电可编程单元及反射辐射单双波束扫描阵列天线
CN116231300B (zh) * 2023-05-04 2023-11-17 湖南大学 1bit宽带辐射式可重构单元及波束扫描阵列天线
CN116315664A (zh) * 2023-05-11 2023-06-23 微网优联科技(成都)有限公司 一种可重构天线

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