具有用于提高角覆盖的超结构的相控阵天线

1.一种天线，其特征在于，用于传输电磁EM波，所述天线包括：相控阵，所述相控阵具有用于辐射所述EM波的辐射元件；超结构，所述超结构用于扩展传统相控阵的扫描范围，所述超结构位于离所述相控阵一定距离处，以第一角度接收所述EM波，所述超结构用于以第二角度透射所述EM波，所述第二角度大于所述第一角度，所述超结构包括：三个阻抗层，所述三个阻抗层彼此平行布置，每个阻抗层包括多个金属化元件，每个金属化元件具有第一偶极子和一对第一电容臂，所述一对第一电容臂定位在所述第一偶极子的每一端上并且垂直于所述第一偶极子。 2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述多个金属化元件用于提供耦合的电偶极子响应和磁偶极子响应。 3.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述相控阵用于在第一扫描范围内辐射所述EM波，所述超结构用于在第二扫描范围内透射所述EM波，所述第二扫描范围大于所述第一扫描范围。 4.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述三个阻抗层包括一对侧阻抗层和位于所述侧阻抗层之间的中间阻抗层，位于所述中间阻抗层中的第一偶极子相对于位于所述侧阻抗层中的第一偶极子移位。 5.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，所述三个阻抗层包括一对侧阻抗层和位于所述侧阻抗层之间的中间阻抗层，位于所述中间阻抗层中的第一偶极子相对于位于所述侧阻抗层中的第一偶极子移位。 6.根据权利要求4所述的天线，其特征在于，位于所述中间阻抗层中的所述第一偶极子相对于位于所述侧阻抗层中的所述第一偶极子移位位于所述侧阻抗层中的所述第一偶极子的长度的一半。 7.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，位于所述中间阻抗层中的所述第一偶极子相对于位于所述侧阻抗层中的所述第一偶极子移位位于所述侧阻抗层中的所述第一偶极子的长度的一半。 8.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述三个阻抗层包括一对侧阻抗层和位于所述侧阻抗层之间的一个中间阻抗层，所述超结构包括具有所述三个阻抗层的部分的至少一个单位单元，所述至少一个单位单元包括所述侧阻抗层中的每个侧阻抗层中的一个金属化元件和所述中间阻抗层中的中间层金属化元件的至少部分。 9.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，所述三个阻抗层包括一对侧阻抗层和位于所述侧阻抗层之间的一个中间阻抗层，所述超结构包括具有所述三个阻抗层的部分的至少一个单位单元，所述至少一个单位单元包括所述侧阻抗层中的每个侧阻抗层中的一个金属化元件和所述中间阻抗层中的中间层金属化元件的至少部分。 10.根据权利要求4所述的天线，其特征在于，所述超结构包括具有所述三个阻抗层的部分的至少一个单位单元，所述至少一个单位单元包括所述侧阻抗层中的每个侧阻抗层中的一个金属化元件和所述中间阻抗层中的中间层金属化元件的至少部分。 11.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，所述超结构包括具有所述三个阻抗层的部分的至少一个单位单元，所述至少一个单位单元包括所述侧阻抗层中的每个侧阻抗层中的一个金属化元件和所述中间阻抗层中的中间层金属化元件的至少部分。 12.根据权利要求6所述的天线，其特征在于，所述超结构包括具有所述三个阻抗层的部分的至少一个单位单元，所述至少一个单位单元包括所述侧阻抗层中的每个侧阻抗层中的一个金属化元件和所述中间阻抗层中的中间层金属化元件的至少部分。 13.根据权利要求7所述的天线，其特征在于，所述超结构包括具有所述三个阻抗层的部分的至少一个单位单元，所述至少一个单位单元包括所述侧阻抗层中的每个侧阻抗层中的一个金属化元件和所述中间阻抗层中的中间层金属化元件的至少部分。 14.根据权利要求8所述的天线，其特征在于，在至少一个单位单元中，位于所述中间阻抗层中的所述中间层金属化元件中的至少一个中间层金属化元件具有与位于所述侧阻抗层中的所述金属化元件的尺寸不同的尺寸。 15.根据权利要求9所述的天线，其特征在于，在至少一个单位单元中，位于所述中间阻抗层中的所述中间层金属化元件中的至少一个中间层金属化元件具有与位于所述侧阻抗层中的所述金属化元件的尺寸不同的尺寸。 16.根据权利要求10所述的天线，其特征在于，在至少一个单位单元中，位于所述中间阻抗层中的所述中间层金属化元件中的至少一个中间层金属化元件具有与位于所述侧阻抗层中的所述金属化元件的尺寸不同的尺寸。 17.根据权利要求11所述的天线，其特征在于，在至少一个单位单元中，位于所述中间阻抗层中的所述中间层金属化元件中的至少一个中间层金属化元件具有与位于所述侧阻抗层中的所述金属化元件的尺寸不同的尺寸。 18.根据权利要求12所述的天线，其特征在于，在至少一个单位单元中，位于所述中间阻抗层中的所述中间层金属化元件中的至少一个中间层金属化元件具有与位于所述侧阻抗层中的所述金属化元件的尺寸不同的尺寸。 19.根据权利要求13所述的天线，其特征在于，在至少一个单位单元中，位于所述中间阻抗层中的所述中间层金属化元件中的至少一个中间层金属化元件具有与位于所述侧阻抗层中的所述金属化元件的尺寸不同的尺寸。 20.根据权利要求8所述的天线，其特征在于，位于所述至少一个单位单元的所述侧阻抗层中的金属化元件具有不同的尺寸。 21.根据权利要求9所述的天线，其特征在于，位于所述至少一个单位单元的所述侧阻抗层中的金属化元件具有不同的尺寸。 22.根据权利要求10所述的天线，其特征在于，位于所述至少一个单位单元的所述侧阻抗层中的金属化元件具有不同的尺寸。 23.根据权利要求11所述的天线，其特征在于，位于所述至少一个单位单元的所述侧阻抗层中的金属化元件具有不同的尺寸。 24.根据权利要求12所述的天线，其特征在于，位于所述至少一个单位单元的所述侧阻抗层中的金属化元件具有不同的尺寸。 25.根据权利要求13所述的天线，其特征在于，位于所述至少一个单位单元的所述侧阻抗层中的金属化元件具有不同的尺寸。 26.根据权利要求14所述的天线，其特征在于，位于所述至少一个单位单元的所述侧阻抗层中的金属化元件具有不同的尺寸。 27.根据权利要求15所述的天线，其特征在于，位于所述至少一个单位单元的所述侧阻抗层中的金属化元件具有不同的尺寸。 28.根据权利要求16所述的天线，其特征在于，位于所述至少一个单位单元的所述侧阻抗层中的金属化元件具有不同的尺寸。 29.根据权利要求17所述的天线，其特征在于，位于所述至少一个单位单元的所述侧阻抗层中的金属化元件具有不同的尺寸。 30.根据权利要求18所述的天线，其特征在于，位于所述至少一个单位单元的所述侧阻抗层中的金属化元件具有不同的尺寸。 31.根据权利要求19所述的天线，其特征在于，位于所述至少一个单位单元的所述侧阻抗层中的金属化元件具有不同的尺寸。 32.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述三个阻抗层包括一对侧阻抗层和位于所述侧阻抗层之间的一个中间阻抗层，位于所述侧阻抗层中的每个金属化元件包括：第二偶极子，所述第二偶极子定位成垂直于所述第一偶极子并且穿过所述第一偶极子，一对第二电容臂，所述一对第二电容臂定位在所述第二偶极子的每一端上并且垂直于所述第二偶极子。 33.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，所述三个阻抗层包括一对侧阻抗层和位于所述侧阻抗层之间的一个中间阻抗层，位于所述侧阻抗层中的每个金属化元件还包括：第二偶极子，所述第二偶极子定位成垂直于所述第一偶极子并且穿过所述第一偶极子，一对第二电容臂，所述一对第二电容臂定位在所述第二偶极子的每一端上并且垂直于所述第二偶极子。 34.根据权利要求4所述的天线，其特征在于，位于所述侧阻抗层中的每个金属化元件还包括：第二偶极子，所述第二偶极子定位成垂直于所述第一偶极子并且穿过所述第一偶极子，一对第二电容臂，所述一对第二电容臂定位在所述第二偶极子的每一端上并且垂直于所述第二偶极子。 35.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，位于所述侧阻抗层中的每个金属化元件还包括：第二偶极子，所述第二偶极子定位成垂直于所述第一偶极子并且穿过所述第一偶极子，一对第二电容臂，所述一对第二电容臂定位在所述第二偶极子的每一端上并且垂直于所述第二偶极子。 36.根据权利要求6所述的天线，其特征在于，位于所述侧阻抗层中的每个金属化元件还包括：第二偶极子，所述第二偶极子定位成垂直于所述第一偶极子并且穿过所述第一偶极子，一对第二电容臂，所述一对第二电容臂定位在所述第二偶极子的每一端上并且垂直于所述第二偶极子。 37.根据权利要求7所述的天线，其特征在于，位于所述侧阻抗层中的每个金属化元件还包括：第二偶极子，所述第二偶极子定位成垂直于所述第一偶极子并且穿过所述第一偶极子，一对第二电容臂，所述一对第二电容臂定位在所述第二偶极子的每一端上并且垂直于所述第二偶极子。 38.根据权利要求8所述的天线，其特征在于，位于所述侧阻抗层中的每个金属化元件还包括：第二偶极子，所述第二偶极子定位成垂直于所述第一偶极子并且穿过所述第一偶极子，一对第二电容臂，所述一对第二电容臂定位在所述第二偶极子的每一端上并且垂直于所述第二偶极子。 39.根据权利要求9所述的天线，其特征在于，位于所述侧阻抗层中的每个金属化元件还包括：第二偶极子，所述第二偶极子定位成垂直于所述第一偶极子并且穿过所述第一偶极子，一对第二电容臂，所述一对第二电容臂定位在所述第二偶极子的每一端上并且垂直于所述第二偶极子。 40.根据权利要求10所述的天线，其特征在于，位于所述侧阻抗层中的每个金属化元件还包括：第二偶极子，所述第二偶极子定位成垂直于所述第一偶极子并且穿过所述第一偶极子，一对第二电容臂，所述一对第二电容臂定位在所述第二偶极子的每一端上并且垂直于所述第二偶极子。 41.根据权利要求11所述的天线，其特征在于，位于所述侧阻抗层中的每个金属化元件还包括：第二偶极子，所述第二偶极子定位成垂直于所述第一偶极子并且穿过所述第一偶极子，一对第二电容臂，所述一对第二电容臂定位在所述第二偶极子的每一端上并且垂直于所述第二偶极子。 42.根据权利要求12所述的天线，其特征在于，位于所述侧阻抗层中的每个金属化元件还包括：第二偶极子，所述第二偶极子定位成垂直于所述第一偶极子并且穿过所述第一偶极子，一对第二电容臂，所述一对第二电容臂定位在所述第二偶极子的每一端上并且垂直于所述第二偶极子。 43.根据权利要求13所述的天线，其特征在于，位于所述侧阻抗层中的每个金属化元件还包括：第二偶极子，所述第二偶极子定位成垂直于所述第一偶极子并且穿过所述第一偶极子，一对第二电容臂，所述一对第二电容臂定位在所述第二偶极子的每一端上并且垂直于所述第二偶极子。 44.根据权利要求14所述的天线，其特征在于，位于所述侧阻抗层中的每个金属化元件还包括：第二偶极子，所述第二偶极子定位成垂直于所述第一偶极子并且穿过所述第一偶极子，一对第二电容臂，所述一对第二电容臂定位在所述第二偶极子的每一端上并且垂直于所述第二偶极子。 45.根据权利要求15所述的天线，其特征在于，位于所述侧阻抗层中的每个金属化元件还包括：第二偶极子，所述第二偶极子定位成垂直于所述第一偶极子并且穿过所述第一偶极子，一对第二电容臂，所述一对第二电容臂定位在所述第二偶极子的每一端上并且垂直于所述第二偶极子。 46.根据权利要求16所述的天线，其特征在于，位于所述侧阻抗层中的每个金属化元件还包括：第二偶极子，所述第二偶极子定位成垂直于所述第一偶极子并且穿过所述第一偶极子，一对第二电容臂，所述一对第二电容臂定位在所述第二偶极子的每一端上并且垂直于所述第二偶极子。 47.根据权利要求17所述的天线，其特征在于，位于所述侧阻抗层中的每个金属化元件还包括：第二偶极子，所述第二偶极子定位成垂直于所述第一偶极子并且穿过所述第一偶极子，一对第二电容臂，所述一对第二电容臂定位在所述第二偶极子的每一端上并且垂直于所述第二偶极子。 48.根据权利要求18所述的天线，其特征在于，位于所述侧阻抗层中的每个金属化元件还包括：第二偶极子，所述第二偶极子定位成垂直于所述第一偶极子并且穿过所述第一偶极子，一对第二电容臂，所述一对第二电容臂定位在所述第二偶极子的每一端上并且垂直于所述第二偶极子。 49.根据权利要求19所述的天线，其特征在于，位于所述侧阻抗层中的每个金属化元件还包括：第二偶极子，所述第二偶极子定位成垂直于所述第一偶极子并且穿过所述第一偶极子，一对第二电容臂，所述一对第二电容臂定位在所述第二偶极子的每一端上并且垂直于所述第二偶极子。 50.根据权利要求20所述的天线，其特征在于，位于所述侧阻抗层中的每个金属化元件还包括：第二偶极子，所述第二偶极子定位成垂直于所述第一偶极子并且穿过所述第一偶极子，一对第二电容臂，所述一对第二电容臂定位在所述第二偶极子的每一端上并且垂直于所述第二偶极子。 51.根据权利要求21所述的天线，其特征在于，位于所述侧阻抗层中的每个金属化元件还包括：第二偶极子，所述第二偶极子定位成垂直于所述第一偶极子并且穿过所述第一偶极子，一对第二电容臂，所述一对第二电容臂定位在所述第二偶极子的每一端上并且垂直于所述第二偶极子。 52.根据权利要求22所述的天线，其特征在于，位于所述侧阻抗层中的每个金属化元件还包括：第二偶极子，所述第二偶极子定位成垂直于所述第一偶极子并且穿过所述第一偶极子，一对第二电容臂，所述一对第二电容臂定位在所述第二偶极子的每一端上并且垂直于所述第二偶极子。 53.根据权利要求23所述的天线，其特征在于，位于所述侧阻抗层中的每个金属化元件还包括：第二偶极子，所述第二偶极子定位成垂直于所述第一偶极子并且穿过所述第一偶极子，一对第二电容臂，所述一对第二电容臂定位在所述第二偶极子的每一端上并且垂直于所述第二偶极子。 54.根据权利要求24所述的天线，其特征在于，位于所述侧阻抗层中的每个金属化元件还包括：第二偶极子，所述第二偶极子定位成垂直于所述第一偶极子并且穿过所述第一偶极子，一对第二电容臂，所述一对第二电容臂定位在所述第二偶极子的每一端上并且垂直于所述第二偶极子。 55.根据权利要求25所述的天线，其特征在于，位于所述侧阻抗层中的每个金属化元件还包括：第二偶极子，所述第二偶极子定位成垂直于所述第一偶极子并且穿过所述第一偶极子，一对第二电容臂，所述一对第二电容臂定位在所述第二偶极子的每一端上并且垂直于所述第二偶极子。 56.根据权利要求26所述的天线，其特征在于，位于所述侧阻抗层中的每个金属化元件还包括：第二偶极子，所述第二偶极子定位成垂直于所述第一偶极子并且穿过所述第一偶极子，一对第二电容臂，所述一对第二电容臂定位在所述第二偶极子的每一端上并且垂直于所述第二偶极子。 57.根据权利要求27所述的天线，其特征在于，位于所述侧阻抗层中的每个金属化元件还包括：第二偶极子，所述第二偶极子定位成垂直于所述第一偶极子并且穿过所述第一偶极子，一对第二电容臂，所述一对第二电容臂定位在所述第二偶极子的每一端上并且垂直于所述第二偶极子。 58.根据权利要求28所述的天线，其特征在于，位于所述侧阻抗层中的每个金属化元件还包括：第二偶极子，所述第二偶极子定位成垂直于所述第一偶极子并且穿过所述第一偶极子，一对第二电容臂，所述一对第二电容臂定位在所述第二偶极子的每一端上并且垂直于所述第二偶极子。 59.根据权利要求29所述的天线，其特征在于，位于所述侧阻抗层中的每个金属化元件还包括：第二偶极子，所述第二偶极子定位成垂直于所述第一偶极子并且穿过所述第一偶极子，一对第二电容臂，所述一对第二电容臂定位在所述第二偶极子的每一端上并且垂直于所述第二偶极子。 60.根据权利要求30所述的天线，其特征在于，位于所述侧阻抗层中的每个金属化元件还包括：第二偶极子，所述第二偶极子定位成垂直于所述第一偶极子并且穿过所述第一偶极子，一对第二电容臂，所述一对第二电容臂定位在所述第二偶极子的每一端上并且垂直于所述第二偶极子。 61.根据权利要求31所述的天线，其特征在于，位于所述侧阻抗层中的每个金属化元件还包括：第二偶极子，所述第二偶极子定位成垂直于所述第一偶极子并且穿过所述第一偶极子，一对第二电容臂，所述一对第二电容臂定位在所述第二偶极子的每一端上并且垂直于所述第二偶极子。 62.根据权利要求20所述的天线，其特征在于，所述中间阻抗层还包括中心元件，所述中心元件定位在位于所述中间阻抗层中的相邻金属化元件的所述第一电容臂之间。 63.根据权利要求50所述的天线，其特征在于，所述中间阻抗层还包括中心元件，所述中心元件定位在位于所述中间阻抗层中的相邻金属化元件的所述第一电容臂之间。 64.根据权利要求60所述的天线，其特征在于，所述中间阻抗层还包括中心元件，所述中心元件定位在位于所述中间阻抗层中的相邻金属化元件的所述第一电容臂之间。 65.根据权利要求61所述的天线，其特征在于，所述中间阻抗层还包括中心元件，所述中心元件定位在位于所述中间阻抗层中的相邻金属化元件的所述第一电容臂之间。 66.根据权利要求20所述的天线，其特征在于，位于所述中间阻抗层中的所述金属化元件还包括：定位成垂直于位于所述中间阻抗层中的所述第一偶极子的第三偶极子，和定位在所述第三偶极子的每一端上并且垂直于所述第三偶极子的一对第三电容臂。 67.根据权利要求50所述的天线，其特征在于，位于所述中间阻抗层中的所述金属化元件还包括：定位成垂直于位于所述中间阻抗层中的所述第一偶极子的第三偶极子，和定位在所述第三偶极子的每一端上并且垂直于所述第三偶极子的一对第三电容臂。 68.根据权利要求62所述的天线，其特征在于，位于所述中间阻抗层中的所述金属化元件还包括：定位成垂直于位于所述中间阻抗层中的所述第一偶极子的第三偶极子，和定位在所述第三偶极子的每一端上并且垂直于所述第三偶极子的一对第三电容臂。 69.根据权利要求63所述的天线，其特征在于，位于所述中间阻抗层中的所述金属化元件还包括：定位成垂直于位于所述中间阻抗层中的所述第一偶极子的第三偶极子，和定位在所述第三偶极子的每一端上并且垂直于所述第三偶极子的一对第三电容臂。 70.一种用于制造用于传输电磁EM波的天线的方法，其特征在于，所述方法包括：确定相控阵距离；确定超结构的单位单元的超结构参数，所述超结构用于扩展传统相控阵的扫描范围；基于所述超结构参数，确定所述超结构的所述单位单元的金属化元件的几何参数；将所述超结构放置在离所述相控阵一定距离处，所述超结构具有三个阻抗层，所述阻抗层包括具有所述几何参数的所述金属化元件，所述三个阻抗层彼此平行布置，每个阻抗层包括多个金属化元件，每个金属化元件具有第一偶极子和一对第一电容臂，所述一对第一电容臂定位在所述第一偶极子的每一端上并且垂直于所述第一偶极子。 71.根据权利要求70所述的方法，其特征在于，所述确定所述相控阵一定距离是基于所述相控阵的辐射元件的数量和所述天线的期望方向性衰减。 72.根据权利要求70或71所述的方法，其特征在于，所述超结构的单位单元的所述超结构参数基于所述相控阵的操作频率确定。 73.根据权利要求70或71所述的方法，其特征在于，所述超结构的单位单元的所述超结构参数基于所述天线的扫描范围与所述相控阵的扫描范围的期望比率确定。 74.根据权利要求72所述的方法，其特征在于，所述超结构的单位单元的所述超结构参数基于所述天线的扫描范围与所述相控阵的扫描范围的期望比率确定。