CN115995680A

CN115995680A - 用于合成孔径雷达的灵活组合式多功能宽带超表面天线

Info

Publication number: CN115995680A
Application number: CN202310061953.8A
Authority: CN
Inventors: 刘开雨; 李华; 李镇宁; 任明山; 温宇豪; 邓云凯
Original assignee: Aerospace Information Research Institute of CAS
Current assignee: Aerospace Information Research Institute of CAS
Priority date: 2023-01-19
Filing date: 2023-01-19
Publication date: 2023-04-21

Abstract

本公开实施例公开了一种用于合成孔径雷达的灵活组合式多功能宽带超表面天线，所述宽带超表面天线由内向外包括：位于中心位置的核心超表面天线和位于四周位置的外围超表面，核心超表面天线和外围超表面通过U型槽插拔结构相连接，其中，能够根据不同应用场景替换不同结构的所述核心超表面天线和所述外围超表面。本公开具有简单可靠的模块化结构可根据任务需求灵活配置的特点；满足了合成孔径雷达高精度多种发射模式和相应幅相一致多极化接收的要求，在低剖面下可有效增加核心天线的工作带宽，减少天线的雷达散射面积，优化天线辐射方向图和减少互耦特性，进一步提升合成孔径雷达的成像性能，减少合成孔径雷达系统的信干比。

Description

用于合成孔径雷达的灵活组合式多功能宽带超表面天线

技术领域

本公开涉及合成孔径雷达技术领域，具体涉及一种用于合成孔径雷达的灵活组合式多功能宽带超表面天线。

背景技术

合成孔径雷达(SAR)正在朝向多极化，高分辨率，大幅宽，多频谱和多模式的方向发展。雷达天线是SAR系统的一个重要的组成部分，决定了它的性能，其波束形状和波束扫描能力将会影响SAR的距离与方位分辨率，成像模糊度，系统灵敏度和测绘带带宽等。随着雷达科学技术的进步，合成孔径雷达天线的设计也面临着新的挑战。

目前在SAR系统中，波导缝隙阵列天线由于其成本低，加工便捷且精度高，结构紧促，高增益，口径分布容易控制等特点而被广泛使用，如由美国宇航局(NASA)和鲍尔(Ball)宇航公司共同设计生产的SIR-C SAR卫星的天线以及德国宇航局(DLR)和多尼厄公司设计开发的Radarsat-II SAR卫星的天线。但是，随着高分宽幅的技术发展，SAR系统需要更宽工作带宽，波导缝隙阵列天线结构的复杂度就会大幅上升，加工难度和成本的提高。此外，一些新体制的概念如多波段、多极化、可变视角与可变波束宽度、小型化超轻型充气式SAR阵列等的发展要求了更加紧凑、集成、固态和易迭代调试的模块化天线。并且在日益复杂的电磁环境中，如何通过天线提高SAR系统的信噪比，降低SAR的雷达反射面积，提高SAR成像系统的隐身性和安全性也成为日益关注的课题。

综上所述，如何在现有SAR系统天线的基础上，围绕多功能、紧凑集成和易迭代调试的需求，提出一种灵活组合式多功能易迭代调试的宽带天线是一个具有很大意义的问题。

发明内容

本公开实施例提供一种用于合成孔径雷达的灵活组合式多功能宽带超表面天线。

第一方面，本公开实施例中提供了一种用于合成孔径雷达的灵活组合式多功能宽带超表面天线，其特征于：由内向外包括：位于中心位置的核心超表面天线和位于四周位置的外围超表面，核心超表面天线和外围超表面通过U型槽插拔结构相连接，其中，能够根据不同应用场景替换不同结构的所述核心超表面天线和所述外围超表面。

进一步地，所述核心超表面天线工作在X波段，由厚度为1mm的两层介质基板与超表面天线层、微带馈线层和金属地层紧凑堆叠而成；超表面天线层和微带馈线层之间、微带馈线层和金属地层之间分别设置了所述两层介质基板，不同层间无空气间隙；所述超表面天线层上设置有3×3等间距矩形单元网格排布的方形四周切角辐射贴片单元；所述微带馈线层上设置有两条电感性耦合激励方式的侧馈微带线，每条所述侧馈微带线连接有1个信号输入端口，两条所述侧馈微带线连接的信号输入端口的输入信号的相位差为90度；金属地层被设置在下层介质基板的底侧。

进一步地，所述外围超表面由3×3相同朝向的无源I型单元阵列在水平面内排布而成，相邻阵列的间隙为2.9-3.1mm，所述无源I型单元阵列的排布方向在水平面内沿着竖直或水平方向，其整体的布局经由拓扑优化方式得到，呈现随机排列样式。

进一步地，所述无源I型单元阵列包括从上至下依次设置的辐射金属层、单层介质基板层和金属地层，整体厚度为3.8mm，不同层间无空气间隙。

进一步地，所述无源I型单元阵列的辐射金属层由I型的金属条带组成，它位于超表面单元的正中心，长度为6.3mm，宽度为3.6mm，相邻两个I型金属条带的间距为5.9-7.1mm，在I型金属条带的上下末端处均有相同长宽的矩形金属调谐支节，关于所述无源I型单元阵列单元的中心对称分布，相邻两个I型金属条带调谐支节的间距为0.4-0.6mm；所述单层介质基板层为均质介质板，没有金属化过孔，相对介电常数为2-4.5；所述金属地层为均质金属板，并不蚀刻间隙。

进一步地，所述外围超表面由数字控制的PIN二极管超表面单元在水平面内周期循环排布而成，相邻PIN二极管超表面单元的间隙为2.0-2.2mm，PIN二极管超表面单元的排布方向在水平面内沿着竖直方向，排布的行数与列数相同，其整体的布局为正方形，宽度为280mm。

进一步地，所述数字控制的PIN二极管超表面单元包括从上至下依次设置有顶层辐射金属层、单层介质基板层、底层金属地层和两个金属化过孔，整体厚度仅为3.8mm，不同层间无空气间隙。

进一步地，所述数字控制的PIN二极管超表面单元的顶层辐射金属层由两个辐射体中心对称分布组成，末端为开路，同时在PIN二极管超表面单元的中心采用射频PIN二极管连接两个中心对称的辐射体；所述单层基板层为均质介质板，设有两个金属化过孔，将L型金属条带与底层金属地电连接，金属化过孔关于射频开关中心对称，电压通过金属化过孔控制射频开关通断，相对介电常数为2-4.5；所述底层金属地层为均质金属板，在单元中央沿射频开关放置方向，蚀刻金属间隙，金属间隙将底层金属地层分割为两部分，保证加直流偏压时射频开关良好的通断。

进一步地，所述顶层辐射金属层的每个辐射体由两种L型的金属条带连接而成，第一种L型金属条带关于射频开关旋转对称连接，其顶部宽度为1.9-2.2mm，纵向长度为3.6-4.4mm；第二种L型金属条带末端开路，另一端与第一种L型金属条的末端连接，关于射频开关旋转对称分布，其顶部宽度为2.6-3.0mm，纵向长度为5.0-5.6mm；两种金属条带之间的纵向间隙距离为0.26-0.27mm，横向间隙距离为0.25-0.75mm。

进一步地，所述底层金属地层蚀刻的金属间隙的取值范围为0.16-0.18mm，同时金属间隙两边的金属地层也作为电极分别接外部驱动电源的正极和负极。

进一步地，所述U型槽插拔结构包括位于核心超表面天线的剖面中心位置处的U型凸出和剖面中心位置处的外围超表面的U型凹槽，U型凸出和U型凹槽的厚度尺寸相同，均为1/3的整体厚度1.3mm，U型凸出的长度为6mm，U型凹槽的深度为5.8mm，以实现过盈配合。

本公开实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本公开实施例提出了一种用于合成孔径雷达的灵活组合式多功能宽带超表面天线及其相应物理配合结构。在9.6GHz时，其整体低剖面仅为0.06λ₀。本发明中的可灵活配置的核心超表面天线和外围超表面能够提供多种多样的功能，例如当配置无源的经拓扑优化过序列的I形编码外围超表面时，在核心天线的工作带宽内，在不引入外部能量的前提下，天线整体的雷达截面积极大地减少了90％，提升了合成孔径雷达成像系统的隐身性和安全性。当配置数字控制的PIN二极管外围超表面时，核心天线的工作带宽被拓展为到28.9％(8.35GHz-11.7GHz)，极化轴比被优化为19.5％(8.35GHz-10.16GHz)，法向增益被增加到9.56dBi以上。本公开实施例一是优化及创新了合成孔径雷达收发模式下的天线结构，具有简单可靠的模块化结构可根据任务需求灵活配置的特点；二是满足了合成孔径雷达高精度多种发射模式和相应幅相一致多极化接收的要求，在低剖面下可有效增加核心天线的工作带宽，优化天线辐射方向图和减少互耦特性，进一步提升合成孔径雷达的成像性能，减少合成孔径雷达系统的信干比。或通过减少天线整体的雷达截面积，极大的提高该成像系统的隐身性和安全性，为进一步小型化，隐身合成孔径雷达提供了基础，实现了各项指标，具有良好的实际应用价值。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中：

图1示出了根据本公开一实施方式的用于合成孔径雷达的灵活组合式多功能宽带超表面天线及其相应物理配合结构的整体结构示意图。

图2示出了根据本公开一实施方式的无源I型超表面单元的反射相位变化曲线示意图。

图3示出了根据本公开一实施方式的配置无源的经拓扑优化过序列的I形编码外围超表面的组合天线的雷达截面积变化曲线示意图。

图4示出了根据本公开一实施方式的PIN二极管超表面单元的反射相位变化曲线示意图。

图5A-图5B示出了根据本公开一实施方式的配置数字控制的PIN二极管外围超表面的组合天线的S参数随频率变化曲线示意图和方向示意图。

具体实施方式

下文中，将参考附图详细描述本公开的示例性实施方式，以使本领域技术人员可容易地实现它们。此外，为了清楚起见，在附图中省略了与描述示例性实施方式无关的部分。

在本公开中，应理解，诸如“包括”或“具有”等的术语旨在指示本说明书中所公开的特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合的存在，并且不排除一个或多个其他特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合存在或被添加的可能性。

另外还需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。

本发明在背景技术的基础上，围绕合成孔径雷达天线多功能、紧凑集成和易迭代调试的需求，提出一种用于合成孔径雷达的灵活组合式多功能宽带超表面天线，该合成孔径雷达的灵活组合式多功能宽带超表面天线由内向外包括：位于中心位置的核心超表面天线和位于四周位置的外围超表面，核心超表面天线和外围超表面通过U型槽插拔结构相连接，，其剖面较低，加工方便，结构紧凑，灵活可调，具有宽工作带宽、优良天线方向图、多极化方式、低互耦特性、低雷达截面积等特点，可以更好地应用在合成孔径雷达的各个场景。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：一种用于合成孔径雷达的灵活组合式多功能宽带超表面天线，为了满足合成孔径雷达系统小天线体积与低剖面厚度的需求，本天线整体厚度在3.8mm左右，由通过U型槽插拔结构紧凑连接的高性能宽带核心超表面天线和提供多种附加功能的灵活配置外围超表面构成。其中，能够根据不同应用场景替换不同结构的所述核心超表面天线和所述外围超表面。

图1示出了根据本公开一实施方式的用于合成孔径雷达的灵活组合式多功能宽带超表面天线的整体结构示意图。如图1所示，该宽带超表面天线用于合成孔径雷达的探测使用。所述核心超表面微带贴片天线工作在X波段，由三层金属层(超表面天线层、微带馈线层、金属地层)和它们之间设置的厚度为1mm的两层Rogers介质基板紧凑堆叠而成，不同层间无空气间隙。

在一些实施例中，核心超表面天线1工作在X波段，由厚度为1mm的两层Rogers介质基板与超表面天线层、微带馈线层和金属地层紧凑堆叠而成；超表面天线层和微带馈线层之间、微带馈线层和金属地层之间分别设置了两层Rogers介质基板中的一层，不同层间无空气间隙；所述的超表面天线层上设置着3×3等间距矩形单元网格排布的方形四周切角辐射贴片单元；微带馈线层上设置着两条电感性耦合激励方式的侧馈微带线2，每条微带线都连接着1个信号输入端口，输入信号的相位差为90度；金属地层被设置在下层Rogers介质基板的底侧。

在一些实施例中，外围超表面3可由3×3相同朝向的无源I型单元阵列在水平面内排布而成，相邻阵列的间隙为2.9-3.1mm，I型单元阵列的排布方向在水平面内沿着竖直或水平方向，其整体的布局经由拓扑优化方式得到，宏观上呈现某种随机排列样式。

在一些实施例中，无源I型超表面单元包括从上至下依次设置的辐射金属层6、单层Rogers介质基板层7和金属地层8，整体厚度仅为3.8mm，不同层间无空气间隙。

在一些实施例中，无源I型超表面单元的辐射金属层由I型的金属条带组成，它位于超表面单元的正中心，长度为6.3mm，宽度为3.6mm，相邻两个I型金属条带的间距为5.9-7.1mm，在I型金属条带的上下末端处均有相同长宽的矩形金属调谐支节，关于单元中心对称分布，相邻两个I型金属条带调谐支节的间距为0.4-0.6mm；单层Rogers基板层为均质介质板，没有金属化过孔，相对介电常数为2-4.5；金属地层为均质金属板，并不蚀刻间隙。

在一些实施例中，U型槽插拔结构能够根据不同应用场景的需要快速安装与替换不同的核心超表面天线和外围超表面，如由可编程逻辑门阵列FPGA数字控制的移相开关PIN二极管超表面，实现了合成孔径雷达天线系统的模块化和多功能化需求。

外围超表面3也可由数字控制的PIN二极管超表面单元在水平面内周期循环排布而成，相邻单元的间隙为2.0-2.2mm，PIN二极管超表面单元的排布方向在水平面内沿着竖直方向，排布的行数与列数相同，其整体的布局为正方形，宽度为280mm。

数字控制的PIN二极管超表面单元括从上至下依次设置为顶层辐射金属层9、单层Rogers介质基板层10，底层金属地层11和两个金属化过孔12、13，整体厚度仅为3.8mm，不同层间无空气间隙。

数字控制的PIN二极管超表面单元的顶层辐射金属层由两个辐射体中心对称分布组成，末端为开路，同时在单元中心采用射频PIN二极管14连接两个中心对称的辐射体；单层Rogers基板层为均质介质板，设有两个金属化过孔，将L型金属条带与底层金属地电连接，金属化过孔关于射频开关中心对称，电压通过金属化过孔控制射频开关通断，相对介电常数为2-4.5；底层金属地层为均质金属板，在单元中央沿射频开关放置方向，蚀刻金属间隙17，金属间隙将底层金属地分割为两部分，保证加直流偏压时射频开关良好的通断。

顶层辐射金属层的每个辐射体由两种L型的金属条带连接而成，第一种L型金属条带15关于射频开关旋转对称连接，其顶部宽度为1.9-2.2mm，纵向长度为3.6-4.4mm；第二种L型金属条带16末端开路，另一端与第一种L型金属条的末端连接，关于射频开关旋转对称分布，其顶部宽度为2.6-3.0mm，纵向长度为5.0-5.6mm；两种金属条带之间的纵向间隙距离为0.26-0.27mm，横向间隙距离为0.25-0.75mm。

底层金属地层蚀刻的金属间隙的取值范围为0.16-0.18mm，同时间隙两边的金属地也作为电极分别接外部驱动电源的正极和负极。

两个U型槽插拔结构4、5包括位于核心超表面天线的剖面中心位置处的U型凸出和剖面中心位置处的外围超表面的U型凹槽，它们的厚度尺寸相同，均为1/3的整体厚度1.3mm，凸出的长度为6mm，U型凹槽的深度为5.8mm，以实现过盈配合。

在一些实施例中，为了改善阻抗匹配特性与提升天线性能以满足合成孔径雷达系统的需要，所述的超表面天线层上3×3等间距分布排列的矩形单元网格的排布间距与方形辐射贴片的形状尺寸经特征模理论进行分析改善。值得注意的是，每一个小的方形辐射贴片的四角都被切除一部分，这就有效地抑制了特征模理论中起恶化作用的高阶模。

在一些实施例中，本发明根据特征模理论中电流方向沿着辐射单元贴片边缘方向的特性，在微带馈线层中采用侧馈的电感性耦合激励方式。该馈电结构能够有效的激励了特征模理论中起支持作用的两个特征模主模，在保持良好的双圆极化特性的前提下也取得了较宽的工作带宽，宽波束和高增益特点，满足了合成孔径雷达成像的要求。

在一些实施例中，本发明配置了无源的经拓扑优化过序列的I形编码外围超表面。经试验发现，图1中水平排列的I形编码超表面单元与竖直排列的I形编码超表面单元反射电磁波的相位会相差180°，这个结果被展示在图2中。接着使用3×3的子矩阵拓扑随机优化算法得到了一个15×27的能够入射电磁波均匀散射到偏离主瓣方向的I形编码超表面单元阵列序列。在不引入其他额外能量和不影响核心超表面天线的工作性能的前提下，本实施例中天线的雷达截面积在其工作频带区间里减少了9.2dB，如图3所示，这就有效地提升了合成孔径雷达成像系统的电磁隐身特性和安全性。

在一些实施例中，本发明配置了如图1所示的30×30数字控制PIN二极管外围超表面。经由预先设定好的可编程逻辑门阵列的控制，PIN二极管就会被依次打开或者关断，单个PIN二极管超表面单元的反射相位会在7.2GHz-10.6GHz内相差180°，如图4所示。根据电磁带隙结构(Electromagnetic Band Gap Surface，EBG Surface)表面的原理，本实施例中的核心超表面天线和周围配置的PIN二极管外围超表面就组成了一个三维的电磁周期性结构，其特定排布能够防止/协助电磁波在指定频带内的所有到达角和所有极化状态的传播。因此，本实施例中天线的辐射特性就能够被实时快速地调节优化，如图5所示。本实施例中天线的整体的法向3dB圆极化轴比带宽被地拓展到28.9％(8.35GHz-11.7GHz)，极化轴比被提升到19.5％(8.35-10.16GHz)，法向增益被提高到大于9.56dBi，辐射方向图被优化，互耦特性被减少，这就一步提升合成孔径雷达的成像性能与信噪比。

在一些实施例中，本发明配置了如图1所示的U型槽插拔结构，它包括位于核心超表面天线的剖面中心位置处的U型凸出和剖面中心位置处的外围超表面的U型凹槽，它们的厚度尺寸相同，均为1/3的整体厚度1.3mm，凸出的长度为6mm，U型凹槽的深度为5.8mm。经试验发现，该尺寸设置能有效实现过盈配合，从而保证了核心超表面天线和外围超表面的可靠组合安装，在不增加整体厚度的前提下满足了合成孔径雷达系统天线的模块化需求。

在一些实施例中，图1示出的超表面天线的尺寸参数如下表1所示：

表1

参数	n	<![CDATA[m<sub>1</sub>]]>	<![CDATA[m<sub>2</sub>]]>	p	W	k	j
								值	3.6	6.3	5.1	24	240	1.3	3.8
参数	<![CDATA[W<sub>1</sub>]]>	<![CDATA[W<sub>2</sub>]]>	a	<![CDATA[l<sub>1</sub>]]>	<![CDATA[l<sub>2</sub>]]>	h	U
								值	2.80	2.10	7.04	5.30	4.00	3.80	280

其中，表1中无源I型的金属条带外长度m₁和内长度m₂分别为6.3mm和5.1mm，其宽度n为3.6mm。3×3相同朝向的无源I型单元阵列宽度p为24mm。W＝240mm表示无源I型单元阵列的宽度。核心超表面天线的厚度j和剖面中心位置处的U型凸出的厚度分别为j为3.8mm和1.3mm。由数字控制的PIN二极管超表面阵列的宽度U为280mm，整体厚度仅为h＝3.8mm。数字控制的PIN二极管超表面单元的宽度a＝7.04mm，其第一种L型金属条带顶部宽度为W₁＝2.80mm，纵向长度l₁为5.30mm；第二种L型金属条带顶部宽度为W₂＝2.10mm，纵向长度l₂为4.00mm；两种金属条带之间的纵向间隙距离为0.26-0.27mm，横向间隙距离为0.25-0.75mm。

以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims

1.一种用于合成孔径雷达的灵活组合式多功能宽带超表面天线，其特征于：由内向外包括：位于中心位置的核心超表面天线和位于四周位置的外围超表面，核心超表面天线和外围超表面通过U型槽插拔结构相连接，其中，能够根据不同应用场景替换不同结构的所述核心超表面天线和所述外围超表面。

2.如权利要求1所述的一种用于合成孔径雷达的灵活组合式多功能宽带超表面天线，其特征在于：所述核心超表面天线工作在X波段，由厚度为1mm的两层介质基板与超表面天线层、微带馈线层和金属地层紧凑堆叠而成；超表面天线层和微带馈线层之间、微带馈线层和金属地层之间分别设置了所述两层介质基板，不同层间无空气间隙；所述超表面天线层上设置有3×3等间距矩形单元网格排布的方形四周切角辐射贴片单元；所述微带馈线层上设置有两条电感性耦合激励方式的侧馈微带线，每条所述侧馈微带线连接有1个信号输入端口，两条所述侧馈微带线连接的信号输入端口的输入信号的相位差为90度；金属地层被设置在下层介质基板的底侧。

3.如权利要求1所述的一种用于合成孔径雷达的灵活组合式多功能宽带超表面天线，其特征在于：所述外围超表面由3×3相同朝向的无源I型单元阵列在水平面内排布而成，相邻阵列的间隙为2.9-3.1mm，所述无源I型单元阵列的排布方向在水平面内沿着竖直或水平方向，其整体的布局经由拓扑优化方式得到，呈现随机排列样式。

4.如权利要求3所述的一种用于合成孔径雷达的灵活组合式多功能宽带超表面天线，其特征在于：所述无源I型单元阵列包括从上至下依次设置的辐射金属层、单层介质基板层和金属地层，整体厚度为3.8mm，不同层间无空气间隙。

5.如权利要求4所述的一种用于合成孔径雷达的灵活组合式多功能宽带超表面天线，其特征在于：所述无源I型单元阵列的辐射金属层由I型的金属条带组成，它位于超表面单元的正中心，长度为6.3mm，宽度为3.6mm，相邻两个I型金属条带的间距为5.9-7.1mm，在I型金属条带的上下末端处均有相同长宽的矩形金属调谐支节，关于所述无源I型单元阵列单元的中心对称分布，相邻两个I型金属条带调谐支节的间距为0.4-0.6mm；所述单层介质基板层为均质介质板，没有金属化过孔，相对介电常数为2-4.5；所述金属地层为均质金属板，并不蚀刻间隙。

6.如权利要求1所述的一种用于合成孔径雷达的灵活组合式多功能宽带超表面天线，其特征在于：所述外围超表面由数字控制的PIN二极管超表面单元在水平面内周期循环排布

而成，相邻PIN二极管超表面单元的间隙为2.0-2.2mm，PIN二极管超表面单元的排布方向在水平面内沿着竖直方向，排布的行数与列数相同，其整体的布局为正方形，宽度为280mm。

7.如权利要求6所述的一种用于合成孔径雷达的灵活组合式多功能宽带超表面天线，其特征在于：所述数字控制的PIN二极管超表面单元包括从上至下依次设置有顶层辐射金属层、单层介质基板层、底层金属地层和两个金属化过孔，整体厚度仅为3.8mm，不同层间无空气间隙。

8.如权利要求7所述的一种用于合成孔径雷达的灵活组合式多功能宽带超表面天线，其特征在于：所述数字控制的PIN二极管超表面单元的顶层辐射金属层由两个辐射体中心对称分布组成，末端为开路，同时在PIN二极管超表面单元的中心采用射频PIN二极管连接两个中心对称的辐射体；所述单层基板层为均质介质板，设有两个金属化过孔，将L型金属条带与底层金属地电连接，金属化过孔关于射频开关中心对称，电压通过金属化过孔控制射频开关通断，相对介电常数为2-4.5；所述底层金属地层为均质金属板，在单元中央沿射频开关放置方向，蚀刻金属间隙，金属间隙将底层金属地层分割为两部分，保证加直流偏压时射频开关良好的通断。

9.如权利要求8所述的一种用于合成孔径雷达的灵活组合式多功能宽带超表面天线，其特征在于：所述顶层辐射金属层的每个辐射体由两种L型的金属条带连接而成，第一种L型金属条带关于射频开关旋转对称连接，其顶部宽度为1.9-2.2mm，纵向长度为3.6-4.4mm；第二种L型金属条带末端开路，另一端与第一种L型金属条的末端连接，关于射频开关旋转对称分布，其顶部宽度为2.6-3.0mm，纵向长度为5.0-5.6mm；两种金属条带之间的纵向间隙距离为0.26-0.27mm，横向间隙距离为0.25-0.75mm。

10.如权利要求8或9所述的一种用于合成孔径雷达的灵活组合式多功能宽带超表面天线，其特征在于：所述底层金属地层蚀刻的金属间隙的取值范围为0.16-0.18mm，同时金属间隙两边的金属地层也作为电极分别接外部驱动电源的正极和负极。

11.如权利要求1所述的一种用于合成孔径雷达的灵活组合式多功能宽带超表面天线，其特征在于：所述U型槽插拔结构包括位于核心超表面天线的剖面中心位置处的U型凸出和剖面中心位置处的外围超表面的U型凹槽，U型凸出和U型凹槽的厚度尺寸相同，均为1/3的整体厚度1.3mm，U型凸出的长度为6mm，U型凹槽的深度为5.8mm，以实现过盈配合。