[發明專利]一種陣列饋電式大范圍波束掃描反射面天線

有效

• 申請號: 201911231429.0
• 申請日: 2019-12-05
• 公開（公告）號: CN110854547B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 程鈺間;趙凡;姚仕森;樊勇;張波;林先其;張永鴻;趙明華
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01Q21/00
• 分類號: H01Q21/00;H01Q15/16;H01Q19/10
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 甘茂

本發明屬于毫米波波束掃描天線技術領域，具體提供一種基于拓撲優化的陣列饋電式大范圍波束掃描反射面天線；將陣列饋源劃分為兩個或三個子陣饋源，并將第一子陣饋源平行于反射面的焦平面設置，其它子陣饋源均與第一子陣饋源所在平面形成夾角，形成三維陣列饋源。本發明將傳統反射面天線的二維陣列饋源改進為三維陣列饋源，克服了傳統陣列饋電式波束掃描反射面天線所面臨的掃描范圍受限的問題，并且能夠有效減小單元幅度動態范圍，提高可實現性。同時，本發明通過優化子陣饋源與焦平面的夾角角度，有效地減小天線的掃描損耗，克服了大范圍波束掃描天線所面臨的較大掃描損耗的難題，從而更好地應用于毫米波頻段陣列饋電式波束掃描反射面天線領域。

技術領域

本發明屬于毫米波波束掃描天線技術領域，具體為一種基于拓撲優化的陣列饋電式大范圍波束掃描反射面天線。

背景技術

在通信系統中，隨著工作頻率升高至毫米波頻段，會面臨一系列難題，如空間損耗增大、大功率源獲取困難等，從而限制了系統的作用距離。為實現遠距離通信的需求，系統前端的天線需要滿足高增益的特點；而高增益天線較窄的波束面臨波束對準的問題，因此，亟需實現高增益波束掃描天線。相比傳統大口徑平板陣列天線，反射面天線具有結構簡單、高效率的優勢，利用反射面天線獲得高增益掃描波束是最佳選擇。為此，利用陣列饋源對反射面天線進行照射，通過對饋源的幅相控制，可以實現反射面天線不同指向的高增益波束；而陣列饋源會直接影響反射面天線的輻射性能，為了實現二次輻射波束的大范圍覆蓋，需要對陣列饋源拓撲進行優化。

近些年來，各種低頻段陣列饋電式波束掃描反射面天線得到了研究。如文獻“B.Rohrda ntz,T.Jaschke,T.Reuschel,S.Radzijewski,A.Sieganschin,and A.F.Jacob,“An electroni cally scannable reflector antenna using a planar active arrayfeed at Ka-band,”IEEE Trans.Microw.Theory Techn.,vol.65,no.5,pp.1650-1661,May2017.”中公開一種貼片陣列饋電式電掃描反射面天線，該天線利用單元間距0.7λ、7單元規模的陣列饋源實現了反射面在該維度7個波束的掃描，但是由于陣列饋源拓撲布局原因，掃描范圍較小。此外，文獻“N.H.Abd Rahman,M.T.Islam,N.Misran,Y.Yamada andN.Michishita,“Generating cont oured beams for Malaysia region by using acaustic locus graph[Antenna Applications Cor ner],”IEEE Antennas Propag.Mag.,vol.56,no.6,pp.328-336,Dec.2014.”中公開一種二維非規則拓撲陣列饋源布局方法，該最佳饋源位置優化方法一定程度上提升了天線性能，但是單元幅度動態范圍較大，且面臨掃描范圍受限的問題。

上述天線的研究都工作于較低頻段，如Ka、X波段等，對于更高的毫米波頻段，如W頻段等，受制于收發組件及封裝電路尺寸的限制，陣列饋源的單元間距應盡可能大；而較大的單元間距會一定程度上惡化天線的輻射性能；為此，需要針對大單元間距陣列饋源的拓撲布局展開優化，以實現應用于毫米波頻段的陣列饋電式波束掃描反射面天線。基于此，本發明提供一種基于拓撲優化的大單元間距陣列饋電式大范圍波束掃描反射面天線。

發明內容

本發明目的在于針對上述陣列饋電式反射面天線波束掃描范圍受限的問題，提供一種基于拓撲優化的大單元間距陣列饋電式大范圍波束掃描反射面天線，用以實現高增益波束掃描范圍的拓展以及掃描損耗性能的提升。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：