[發明專利]圓極化反射陣列天線及輻射單元

有效

• 申請號: 202011350426.1
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112599983B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 李秀萍;郭曉斌;黃雨菡
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H01Q9/04
• 分類號: H01Q9/04;H01Q13/02;H01Q1/48;H01Q15/14;H01Q21/06
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 李翔

本發明公開了一種圓極化反射陣列天線及輻射單元，所述圓極化反射陣列天線包括：介質基板、在所述介質基板上表面周期性排布的M×N個微帶貼片單元、接地金屬板，以及所述接地金屬板與所述介質基板之間的空氣層，以及與所述介質基板上表面相對的圓極化喇叭；其中，所述微帶貼片單元由一個工字形貼片和兩個弧形貼片組成，所述兩個弧形貼片對稱的分布在所述工字形貼片的工字形開口處；所述圓極化喇叭用以形成圓極化電磁波的輻射，M、N均為大于2的整數。本發明的圓極化反射陣列天線加工簡單,相比于現有的圓極化反射陣列天線,具有更寬的帶寬、更廣的應用范圍。

技術領域

本發明涉及天線技術領域，特別是指一種圓極化反射陣列天線及輻射單元。

背景技術

隨著雷達偵測、衛星通信領域的快速發展，對高增益天線的需求越來越廣泛，同時還要求其具有寬帶、高功率容量及波束掃描等特性，而平面反射陣天線幾乎能滿足當前對高増益天線的所有需求。

平面反射陣天線的概念根源于兩種傳統的高增益天線，即拋物面天線和微帶陣列天線。拋物面天線由反射面和空饋系統構成，設計方法簡單，工作效率高；但其反射面是曲面，在高頻段對加工精度要求高，不易生產，且外形龐大笨重。微帶陣列天線具有低剖面、低成本、體積小等優點，但是其饋電網絡復雜，功耗較大，且帶寬較窄。

而平面反射陣天線很好地結合了兩者的優點：采用空間饋電的方式對陣列進行饋電，避免了復雜的饋電網絡，保證了天線較高的工作效率；采用微帶貼片作為陣列單元，避免了拋物面金屬體積龐大、笨重的缺點，具有低剖面、低成本、易加工等優點。平面反射陣天線的缺點是工作頻帶窄，一方面是由于微帶單元窄帶特性的限制，另一方面是由于空間相位延遲差隨頻率的變化。因此，對反射陣天線的研究主要針對該缺點，集中于研究反射陣的帶寬特性。

目前，線極化反射陣的雙頻、多頻技術及寬帶技術已趨于成熟，但對圓極化反射陣的研究還局限于雙頻和多頻領域，對圓極化反射陣的寬帶技術的研究并不多。而圓極化的抗干擾性更強，相比于線極化天線，圓極化天線更適用于各種惡劣環境。隨著衛星通信與太空探索等領域的發展，寬帶的圓極化反射陣的需求也就更加廣泛。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提出一種圓極化反射陣列天線及輻射單元，加工簡單,相比于現有的圓極化反射陣列天線,具有更寬的帶寬、更廣的應用范圍。

基于上述目的，本發明提供一種圓極化反射陣列天線，包括：介質基板、在所述介質基板上表面周期性排布的M×N個微帶貼片單元、接地金屬板，以及所述接地金屬板與所述介質基板之間的空氣層，以及與所述介質基板上表面相對的圓極化喇叭；

其中，所述微帶貼片單元由一個工字形貼片和兩個弧形貼片組成，所述兩個弧形貼片對稱的分布在所述工字形貼片的工字形開口處；

所述圓極化喇叭用以形成圓極化電磁波的輻射，M、N均為大于2的整數。

其中，所述工字形貼片具體由兩個相對的弧線金屬片，以及連接兩個弧線金屬片的中心點的直線金屬片構成。

其中，所述工字形貼片的兩個相對的弧線金屬片，與所述兩個弧形貼片構成一個圓環；或者

所述兩個弧形貼片在所述兩個相對的弧線金屬片構成的圓環內；或者

所述兩個弧形貼片在所述兩個相對的弧線金屬片構成的圓環外。

其中，所述圓極化喇叭包括依次連接的矩形-圓形波導過渡段、圓極化器和喇叭口徑面；其中，

所述圓極化器內部設置有與矩形波導長邊具有45°夾角的燕尾形介質插片，用以將所述矩形-圓形波導過渡段輸出的線極化電場，分化為兩個等幅度、90°相位差的正交波導模。

其中，所述圓極化器的內壁開設了兩個用以固定所述介質插片的窄槽，以及