[發(fā)明專利]反透射一體化多功能平面空饋陣列天線、無線通信系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811447791.7
• 申請(qǐng)日: 2018-11-29
• 公開（公告）號(hào): CN109687164B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘顯江;朱楠;肖秦琨;陳蕾;董綿綿;崔曼;郭小路
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q21/06
• 分類號(hào): H01Q21/06;H01Q19/10;H01Q19/06;H01Q15/00;H01Q13/08;H01Q3/22;H01Q1/38
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 黃偉洪

本發(fā)明屬于天線技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種反透射一體化多功能平面空饋陣列天線、無線通信系統(tǒng)；Vivaldi天線為平面空饋陣列天線的饋源；采用四層結(jié)構(gòu)的十字振子作為陣列單元，在陣列單元底端加載雙圓環(huán)形頻率選擇表面；平面陣列是由不同尺寸的十字振子單元和相同尺寸的雙圓環(huán)形頻率選擇表面單元周期性排列而成的，陣列上的各個(gè)單元均按照調(diào)節(jié)十字振子尺寸的方式對(duì)各自的相位進(jìn)行補(bǔ)償。本發(fā)明采用加載雙圓環(huán)形頻率選擇表面的四層十字振子作為陣列單元，在不同頻段具有不同的反透射特性；通過調(diào)整陣列上每個(gè)單元上十字振子的尺寸；分別在高(低)頻段實(shí)現(xiàn)前(后)向高增益輻射波束，有效在同一款天線上集成平面反射陣天線和平面透射陣天線功能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于天線技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種反透射一體化多功能平面空饋陣列天線、無線通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，業(yè)內(nèi)常用的現(xiàn)有技術(shù)是這樣的：平面空饋陣列天線是將傳統(tǒng)曲面空饋天線(包括反射面天線和介質(zhì)透鏡天線)和平面微帶陣列天線的若干優(yōu)點(diǎn)而形成的一種新型高增益天線，它主要是由平面印刷陣列和饋源天線組成，其中饋源天線通常置于平面印刷陣列的焦點(diǎn)處。在其陣列表面上擁有若干具備獨(dú)立調(diào)節(jié)相位能力的輻射單元，通過對(duì)陣列上每個(gè)單元進(jìn)行合適的相位補(bǔ)償，饋源發(fā)出的入射球面電磁波經(jīng)過平面印刷陣列轉(zhuǎn)換為特定方向的平面電磁波。由于其體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、制作成本低、無需設(shè)計(jì)復(fù)雜的饋電網(wǎng)絡(luò)、高增益等眾多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在遠(yuǎn)距離通信系統(tǒng)中獲得了廣泛的應(yīng)用。

根據(jù)輻射方向的不同，傳統(tǒng)的平面空饋陣列天線主要分為平面反射陣天線和平面透射陣天線兩大類型。其中，平面反射陣天線是將饋源天線發(fā)出的入射球面電磁波經(jīng)陣列表面反射后，在陣列前向形成平面電磁波；平面透射陣天線是將饋源天線發(fā)出的入射球面電磁波經(jīng)陣列表面透射，在陣列的后向形成平面電磁波。平面空饋陣列天線通常采用反(透)射型相移結(jié)構(gòu)作為陣列單元，通過改變陣列上每個(gè)單元的尺寸或旋轉(zhuǎn)角度大小來補(bǔ)償各個(gè)單元之間的相位差別，從而在陣列的前(后)向形成同相的高增益波束。然而，傳統(tǒng)平面空饋陣列天線功能比較單一，只能實(shí)現(xiàn)單向高增益輻射波束，而且其輻射方向主要取決于采用陣列單元的類型。如果陣列單元采用反射型相移結(jié)構(gòu)，則天線的輻射方向在陣列的前方(即平面反射陣天線)；如果陣列單元采用透射型相移結(jié)構(gòu)，則天線的輻射方向在陣列的后方(即平面透射陣天線)。

雖然現(xiàn)有的平面空饋陣列天線技術(shù)已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用，但隨著無線通信系統(tǒng)的智能化和頻率分集技術(shù)的日益普遍，遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)迫切要求一款平面空饋陣列天線能夠集平面反射陣天線和平面透射陣天線的功能于一身，實(shí)現(xiàn)天線輻射方向的靈活調(diào)控，以便于該天線能夠同時(shí)應(yīng)用于多種不同遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)，但通過現(xiàn)有方法技術(shù)實(shí)現(xiàn)該要求非常困難。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是：隨著無線通信系統(tǒng)的智能化和頻率分集技術(shù)的日益普遍，遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)迫切要求一款平面空饋陣列天線能夠集平面反射陣天線和平面透射陣天線的功能于一身，實(shí)現(xiàn)天線輻射方向的靈活調(diào)控，以便于該天線能夠同時(shí)應(yīng)用于多種不同遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)，但通過現(xiàn)有方法技術(shù)實(shí)現(xiàn)該要求非常困難，僅能實(shí)現(xiàn)單向高增益輻射。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種反透射一體化多功能平面空饋陣列天線、無線通信系統(tǒng)。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種反透射一體化多功能平面空饋陣列天線，所述反透射一體化多功能平面空饋陣列天線設(shè)置有：

Vivaldi天線；

Vivaldi天線為平面空饋陣列天線的饋源；

采用四層結(jié)構(gòu)的十字振子作為陣列單元，并且在陣列單元底端加載雙圓環(huán)形頻率選擇表面；

平面陣列是由不同尺寸的十字振子單元和相同尺寸的雙圓環(huán)形頻率選擇表面單元周期性排列而成的，陣列上的各個(gè)單元均按照調(diào)節(jié)十字振子尺寸的方式對(duì)各自的相位進(jìn)行補(bǔ)償。

進(jìn)一步，所述陣列單元采用四層結(jié)構(gòu)，每層介質(zhì)板的上表面均敷有金屬十字振子，雙圓環(huán)形頻率選擇表面單元加載在第四層介質(zhì)板的底端；