[實(shí)用新型]一種基于井回形的定向平面反射陣列天線

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201820588152.1
• 申請(qǐng)日: 2018-04-24
• 公開（公告）號(hào): CN208460992U
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬宇;張浩;章海鋒;劉婷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q19/10
• 分類號(hào): H01Q19/10;H01Q15/14;H01Q13/02
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司 32102
• 代理人: 牛莉莉

本實(shí)用新型涉及一種基于井回形的定向平面反射陣列天線，包括工作在X波段的饋源喇叭及表面具有形似井回形不同尺寸金屬貼片的陣列單元構(gòu)成的單層反射陣列。反射陣列由24×24即576個(gè)經(jīng)過(guò)仿真計(jì)算設(shè)計(jì)的反射陣列單元組成，每個(gè)反射陣列單元的最上層為形似井回形的金屬貼片，中間層為介質(zhì)基板，最底層為銅質(zhì)背板。本實(shí)用新型提出一種新的金屬貼片形制，為平面反射陣列的陣列單元設(shè)計(jì)提供了新的想法，經(jīng)過(guò)仿真計(jì)算天線能正常工作，當(dāng)入射電磁波為11.6GHz，波束定向在15°、25°、30°時(shí)，反射電磁波的波束集中性好，且副瓣較低。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種定向反射天線，具體的說(shuō)是一種由形似井回形陣列單元構(gòu)成的具有單層結(jié)構(gòu)的平面反射陣列天線，屬于微波器件技術(shù)、射頻系統(tǒng)前端技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

定向天線是指在某一個(gè)或某幾個(gè)特定方向上發(fā)射及接收電磁波特別強(qiáng)，而在其他的方向上發(fā)射及接收電磁波則為零或極小的一種天線。采用定向發(fā)射天線的目的是增加輻射功率的有效利用率，增加保密性，采用定向接收天線的主要目的是增強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度增加抗干擾能力。定向天線，在水平方向圖上表現(xiàn)為一定角度范圍輻射，也就是平常所說(shuō)的有方向性。同全向天線一樣，波瓣寬度越小，增益越大。定向天線在通信系統(tǒng)中一般應(yīng)用于通信距離遠(yuǎn)，覆蓋范圍小，目標(biāo)密度大，頻率利用率高的環(huán)境。近些年，衛(wèi)星通信、微波通信和航天技術(shù)的迅猛發(fā)展，對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)提出了更高的要求，而用戶之間的通信由天線發(fā)射到基站，再由基站傳遞給用戶，因此移動(dòng)通信必須有基站天線的配合才能完成。定向天線一般用于移動(dòng)用戶密度較高的區(qū)域，而在移動(dòng)用戶密度較低的區(qū)域需要用到全向天線。定向天線常用于覆蓋比較長(zhǎng)的街道，并有以下優(yōu)點(diǎn):具有較大的前向增益，能抑制后向信號(hào)，當(dāng)該小區(qū)會(huì)對(duì)它后面的小區(qū)造成潛在的干擾時(shí)，這種特性非常有用。另外值得一提的是定向天線可以改善微蜂窩覆蓋范圍內(nèi)某些建筑物的室內(nèi)覆蓋。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)合理、傳輸效率高的基于井回形的定向平面反射陣列天線，能夠?qū)崿F(xiàn)X波段內(nèi)的波束集中。

為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種基于井回形的定向平面反射天線，由工作在X波段的饋源喇叭及平面反射陣列組成，所述饋源喇叭通過(guò)支架安裝于平面反射陣列一側(cè)，所述平面反射陣列包括介質(zhì)基板及金屬背板，所述介質(zhì)基板的上表面具有尺寸不同的周期性諧振單元構(gòu)成的單層反射陣列，所述諧振單元包括若干個(gè)內(nèi)部呈“回”字形，外部呈“井”字形的陣列單元。

本實(shí)用新型進(jìn)一步限定技術(shù)方案為：所述陣列單元由金屬貼片構(gòu)成，內(nèi)部由內(nèi)外兩個(gè)正方形構(gòu)成一個(gè)“回”字形結(jié)構(gòu)，且兩個(gè)正方形的對(duì)應(yīng)邊相平行，所述“回”字形結(jié)構(gòu)的外部設(shè)有與正方形的對(duì)應(yīng)邊相平行的“井”字形結(jié)構(gòu)；

所述內(nèi)正方形的邊長(zhǎng)為其外部正方形框由邊長(zhǎng)分別為的正方形相減而得，外部的“井”字形結(jié)構(gòu)由四個(gè)矩形組合而成，各矩形的長(zhǎng)和寬分別為2a、起始坐標(biāo)分別為且所述單層反射陣列由24×24即576個(gè)經(jīng)過(guò)計(jì)算得到的陣列單元組成；其形狀為長(zhǎng)288mm、寬288mm、厚度為3mm的長(zhǎng)方體。

進(jìn)一步的，所述介質(zhì)基板為長(zhǎng)、寬均為12mm，厚度為3mm的長(zhǎng)方體，其材料采用FR4_epoxy，介電常數(shù)為4.4，損耗角正切值為0.02。所述介質(zhì)基板的底部固定有金屬背板，所述金屬背板采用長(zhǎng)寬尺寸與介質(zhì)基板相同的銅質(zhì)背板，該銅質(zhì)背板的厚度忽略不計(jì)。

進(jìn)一步的，所述饋源喇叭的工作頻段為X波段，其位于平面反射陣列一側(cè)中心的正上方距反射陣列表面291mm處，與Z軸夾角為10°。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型通過(guò)仿真計(jì)算可以得出反射陣列單元在不同位置的相位補(bǔ)償圖，進(jìn)而得到尺寸分布圖，由此做出的平面反射陣列在饋源的照射下，由于陣面上所組成的反射單元結(jié)構(gòu)尺寸存在偏差，以此修正反射相位延遲，補(bǔ)償空間相位差，在遠(yuǎn)場(chǎng)獲得等相位面，實(shí)現(xiàn)同相相加，得到所需方向上的輻射波束。且本實(shí)用新型提出一種新的金屬貼片形制，為平面反射陣列的陣列單元設(shè)計(jì)提供了新的想法，經(jīng)過(guò)仿真計(jì)算天線能正常工作，且副瓣較低。