[發明專利]微帶反射單元及反射陣列天線

有效

• 申請號: 201810587653.2
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN108847524B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 薛飛
• 申請（專利權）人: 北京無線電測量研究所
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q3/30;H01Q21/00
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 付生輝

本發明公開了一種微帶反射單元，包括：包括移相單元、介質基片和金屬地板，移相單元包括微帶振子、第一相位延遲線和第二相位延遲線；第一相位延遲線和第二相位延遲線設置在微帶振子兩端，且相對于微帶振子中心對稱，且均以順時針或逆時針方向繞著微帶振子中心延伸，改變第一相位延遲線和第二相位延遲線的長度，以調節微帶反射單元反射相位的大小。另外，本發明還公開了一種微帶反射陣列天線，包括反射陣和饋源，反射陣由微帶反射單元組成的陣列構成；饋源采用角錐喇叭形式，用于與反射陣之間傳遞波束。相比于現有技術，本發明提供的技術方案緩解了現有微帶反射單元反射相位范圍較小的現狀，能有效提高微帶反射陣列天線的帶寬和增益性能。

技術領域

本發明涉及天線技術領域，尤其涉及一種微帶反射單元及反射陣列天線。

背景技術

微帶反射陣列天線可以理解為拋物面天線和陣列天線的結合體，它具有拋物面天線的空饋結構，也具有普通陣列天線的平面結構。它相比于拋物面天線和傳統陣列天線最明顯的優點有質量輕、價格便宜、加工方便、損耗較小、效率較高、易實現波束賦形和多波束等。上述優點使得微帶反射陣列天線具有廣闊的應用前景，尤其在航天領域具有非常大的應用潛力。

帶寬較窄是微帶反射陣列天線最為明顯的缺點，為了克服一缺點，有學者提出采用亞波長技術來展寬反射陣列天線的帶寬，通過實驗證明該方法是非常有效的。亞波長技術主要是指陣列單元之間的間隔遠小于半波長，也可理解為在半個波長的距離內放置多個單元，這相當于等效的增加了離散補償相位精度，從而提高微帶反射陣列天線的帶寬。由于微帶反射單元周期很小，限制了微帶反射單元調相參數的變化范圍，傳統的亞波長反射單元的反射相位范圍難以達到360°，這會在設計微帶反射陣列天線的時候引入一定的相位誤差，從而給反射陣列天線的增益、帶寬等性能帶來負面影響。

鑒于此，亟需一種反射單元的反射相位范圍大于360°的反射陣列天線技術，以提升反射陣列天線增益、帶寬方面的性能。

發明內容

本發明的目的在于，為了緩解現有微帶反射單元反射相位范圍較小的現狀，且有效提高微帶反射陣列天線的帶寬和增益性能，提供一種微帶反射單元及反射陣列天線。

第一方面，本發明提供了一種微帶反射單元，包括移相單元、介質基片和金屬地板，移相單元包括微帶振子、第一相位延遲線和第二相位延遲線；第一相位延遲線和第二相位延遲線設置在微帶振子兩端，且相對于微帶振子中心對稱，且均以順時針或逆時針方向繞著微帶振子中心延伸。

進一步地，改變第一相位延遲線和第二相位延遲線的長度，以調節微帶反射單元反射相位的大小。

可選地，微帶反射單元的周期設置為入射波的0.2個中心頻率處波長。

可選地，介質基片采用單層介質結構，單層介質的厚度為2mm，介電常數為2.2。

第二方面，本發明還提供了一種微帶反射陣列天線，包括反射陣和饋源，反射陣由微帶反射單元組成的陣列構成；饋源采用角錐喇叭形式，用于與反射陣之間傳遞波束。

進一步地，反射陣中相鄰微帶反射單元的旋向相反，以利于抑制反射陣的交叉極化電平。

進一步地，饋源的饋電方式采用偏饋方式。

進一步地，反射陣中微帶反射單元的第一相位延遲線和第二相位延遲線的長度，由微帶反射單元與饋源的距離、微帶反射單元的位置、及反射陣反射波束方向確定。

進一步地，反射陣的入射波的頻率為10GHz，反射陣微帶反射單元周期設置為6mm；微帶反射單元微帶振子長度設置為5.6mm，寬度設置為0.7mm；微帶反射單元第一相位延遲線和第二相位延遲線的寬度設置為0.2mm，饋源的偏饋角等于15°。

進一步地，反射陣由行數和列數均為31的微帶反射單元陣列組成。

本發明的有益效果如下：