带内共极化散射场动态可重构的天线阵列和通信设备

本技术涉及天线，特别是一种带内共极化散射场动态可重构的天线阵列和通信设备。

背景技术：

1、随着电磁隐身技术的发展，平台上的各类天线阵列成为了装备平台的雷达散射截面积(radar cross section,rcs)的主要贡献者。装备平台通常会遭遇友方或敌方的无线电波探测，而具有可重构rcs的天线阵列可以通过重构散射方向图来动态地增强友方探测的rcs或降低敌方探测的rcs，以提高通信安全。因此，在保证天线辐射性能的同时，构建动态可重构的同频带、共极化散射场具有重要的意义。

2、然而，由于辐射特性的限制，带内共极化散射场的重构一直是天线阵列的重大挑战。因此，有必要开发一种带内共极化散射场动态可重构的天线阵列和通信设备，在保证天线辐射性能的同时，构建动态可重构的同频带、共极化散射场。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本技术实施例提供了一种带内共极化散射场动态可重构的天线阵列和通信设备，以便克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。

2、本技术实施例的第一方面，提供了一种带内共极化散射场动态可重构的天线阵列，所述天线阵列包括多个天线单元，每个所述天线单元包括：辐射层和散射相位调制层；

3、所述辐射层，用于发射和接收电磁波；

4、所述散射相位调制层，包括第一介质板，和，设置在所述第一介质板下的第一金属贴片和第二金属贴片；其中，所述第一金属贴片为长条形的金属贴片，所述第二金属贴片为带有数字控制器件的l形金属贴片，所述第二金属贴片的长端末尾与所述第一金属贴片的长边相连接；所述数字控制器件为pin二极管、变容二极管和mems二极管中的任意一种；

5、所述散射相位调制层通过所述数字控制器件，控制所述天线阵列的带内共极化散射场的相位。

6、在一种可选的实施方式中，所述数字控制器件为pin二极管，所述pin二极管的工作状态为导通状态或截止状态；

7、在所述散射相位调制层给定所述第二金属贴片的电压为正电压的情况下，所述pin二极管的工作状态为导通状态；在所述散射相位调制层给定所述第二金属贴片的电压为负电压的情况下，所述pin二极管的工作状态为截止状态；

8、所述散射相位调制层通过控制所述第二金属贴片的电压，改变所述pin二极管的工作状态，以控制所述天线阵列的带内共极化散射场的相位。

9、在一种可选的实施方式中，所述辐射层包括第三金属贴片，所述第三金属贴片为矩形金属贴片，所述散射相位调制层位于所述辐射层的正下方，与所述辐射层共用所述第三金属贴片，以控制所述辐射层与所述散射相位调制层的工作频带和极化方式一致。

10、在一种可选的实施方式中，所述辐射层从上至下依次设置有：所述第三金属贴片、第二介质板和开孔金属层，所述散射相位调制层设置于所述开孔金属层的正下方；

11、其中，所述开孔金属层中设有一个金属通孔，所述金属通孔贯穿所述开孔金属层；所述第三金属贴片的短边与所述第一金属贴片的短边相互平行，所述第三金属贴片与所述第一金属贴片通过所述金属通孔连接；所述金属通孔在所述第一金属贴片上的水平投影位置与所述第一金属贴片的短边之间的距离小于第一预设距离，所述金属通孔在所述第三金属贴片上的水平投影位置与所述第三金属贴片的短边之间的距离小于第二预设距离。

12、在一种可选的实施方式中，所述第二金属贴片的长端末尾与所述第一金属贴片的长边相连接的位置为连接点位；

13、所述天线阵列中的天线单元分为第一天线单元和第二天线单元，所述第一天线单元的所述连接点位在所述第一金属贴片的长边上的第一连接位置，所述第二天线单元的所述连接点位在所述第一金属贴片的长边上的第二连接位置。

14、在一种可选的实施方式中，所述第三金属贴片的长边和短边尺寸是根据所述天线阵列的工作频段确定的。

15、在一种可选的实施方式中，所述第一介质板和/或所述第二介质板的相对介电常数为3。

16、在一种可选的实施方式中，所述第一介质板和/或所述第二介质板板材厚度为0.06波长。

17、在一种可选的实施方式中，所述天线阵列的工作频段为c频段，所述天线阵列包括1*16个所述天线单元。

18、本技术实施例第二方面还提供了一种通信设备，所述通信设备包括：本技术实施例第一方面提供的天线阵列，所述通信设备通过所述天线阵列接收或发送通信信号。

19、本技术实施例提供了一种带内共极化散射场动态可重构的天线阵列，所述天线阵列包括多个天线单元，每个所述天线单元包括：辐射层和散射相位调制层；所述辐射层，用于发射和接收电磁波；所述散射相位调制层，包括第一介质板，和，设置在所述第一介质板下的第一金属贴片和第二金属贴片；其中，所述第一金属贴片为长条形的金属贴片，所述第二金属贴片为带有数字控制器件的l形金属贴片，所述第二金属贴片的长端末尾与所述第一金属贴片的长边相连接；所述数字控制器件为pin二极管、变容二极管和mems二极管中的任意一种；所述散射相位调制层通过所述数字控制器件，控制所述天线阵列的带内共极化散射场的相位。

20、具体有益效果在于：

21、本技术实施例利用辐射层和散射相位调制层构建天线单元，其中，辐射层用于发射和接收电磁波，散射相位调制层用于控制自由空间入射电磁波的散射相位，具体的，天线带内共极化散射场的幅度和相位只与终端负载阻抗和天线输入阻抗有关，本技术在散射相位调制层的第二金属贴片中设置数字控制器件，通过对数字控制器件进行控制，改变金属贴片的长短，以对终端负载阻抗进行调控，从而实现了天线的带内共极化散射场动态可重构。本技术通过改变负载阻抗调控天线散射场的幅度和相位，从而构建天线带内散射场的动态可重构特性，在保证天线辐射性能的同时有效降低了后向rcs并可以根据实际需求增强预期方向的rcs，并且，本技术所提出的天线结构中未额外增加复杂的结构，天线能保持低剖面特性。

22、附图说明

23、为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

24、图1是本技术实施例提供的一种天线单元的结构示意图；

25、图2是本技术实施例提供的一种第一天线单元和第二天线单元的连接点位示意图；

26、图3是本技术实施例提供的一种天线阵列的分布示意图；

27、图4a是本技术实施例提供的一种天线单元散射场在pin二极管导通状态和截止状态下的幅度变化示意图；

28、图4b是本技术实施例提供的一种天线单元散射场在pin二极管导通状态和截止状态下的相位变化示意图；

29、图5a是本技术实施例提供的一种天线阵列散射场的单波束扫描方向图；

30、图5b是本技术实施例提供的一种天线阵列散射场的辐射方向图。