[發明專利]一種一維電控波束掃描圓極化天線及其控制方法

有效

• 申請號: 201911335344.7
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN111106451B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 李錚;王山哲;王均宏
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: H01Q21/06
• 分類號: H01Q21/06;H01Q21/00;H01Q3/24
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 范盈

本發明涉及一種天線，尤其涉及一種以電控方式實現波束掃描的一維圓極化天線及其控制方法。一種以電控方式實現波束掃描的一維圓極化天線，包括圓極化輻射單元陣列、第一介質基片、半固化片以及行波饋電結構；所述半固化片設置在行波饋電結構上，所述第一介質基片設置在半固化片上，圓極化輻射單元陣列設置在第一介質基片上；其中圓極化輻射單元陣列包含兩排圓極化單元，行波饋電結構包括行波波導結構，所述行波波導結構上開設有縫隙陣列，所述行波波導結構上還設有二極管陣列。本發明具有低成本、高增益、寬角掃描、圓極化的特點。

技術領域

本發明涉及一種天線，尤其涉及一種以電控方式實現波束掃描的一維圓極化天線及其控制方法。

背景技術

電控波束掃描天線可滿足有波束賦形需求的多種應用場景，例如衛星通信(包括動中通)、無人機、無人駕駛汽車、5G移動通信、智能物流等領域。當前大多數波束掃描天線采用的都是有源相控陣的天線形式，雖然功能很強大，但因為采用了大量T/R組件，導致系統復雜、造價高昂，限制了其大規模應用。近年來，實現電控波束掃描的方法主要包括基于加載有源電子開關或可調諧材料的各類可重構方法，例如PIN二極管、變容二極管、微電機系統、光敏開關等。

圓極化天線具備高極化適應度和抗干擾度，因而在衛星通信等很多場景下更加實用。但目前常見的圓極化波束掃描天線，仍以有源相控陣為主。另有一些文獻提出了基于可重構技術的圓極化波束掃描天線，但也存在掃描角度不大、增益不高的缺點。

文獻1(H.Al-Saedi,S.Gigoyan,W.M.Abdel-Wahab,and S.S.Naeini,“A Low costKa-Band Circularly Polarized Passive Phased-Array Antenna for MobileSatellite Applications,”in IEEE Transaction on Antennas Propagation,vol.67,no.1,pp.221-231,Jan.2019.)涉及到應用于Ka波段的圓極化相控陣天線，在29.5-30.5GHz的區間實現了0°到±38°的圓極化波束掃描以及60％以上的天線輻射效率。但天線基于相控陣的結構框架，成本較高。

文獻2(D.K.Karmokar,K.P.Esselle,and S.G.Hay,“Fixed-frequency beamsteering of microstrip leaky-wave antennas using binary switches,”in IEEETransaction on Antennas Propagation,vol.64,no.6,pp.2146-2154,Jun.2016.)提出了一種微帶線傳輸的天線陣列，通過切換加載二極管的通斷改變輻射單元的狀態，在6GHz實現了定頻波束掃描，但掃描角度有限，只有31°到60°。

文獻3(J.H.Fu,A.Li,W.Chen,B.Lv,Z.J.Wang,P.Li,and Q.Wu,“An electricallycontrolled CRLH-inspired circularly polarized leaky-wave antenna,”IEEEAntennas Wireless Propag.Lett.,vol.16,pp.760–763,2017.)提出了一種基于左右手結構漏波天線的電控波束掃描圓極化天線，但掃描角度有限，只有58°，且增益不高。

文獻4(Z.Li,Y.J.Guo,S.L.Chen,and J.H.Wang,“A period-reconfigurableleaky-wave antenna with fixed-frequency and wide-angle beam scanning,”IEEETransactions on Antennas and Propagation,vol.67,no.6,pp.3720-3732,Jun.2019.)提出了一種電控波束掃描漏波天線，但只能實現線極化輻射，且增益不高。

發明內容