[發(fā)明專利]一種全集成寬角度掃描的圓極化折疊反射陣列天線

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011506868.0
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號(hào): CN112636005B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張?jiān)迫A;余振宇;何思遠(yuǎn);朱國強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q19/10
• 分類號(hào): H01Q19/10;H01Q15/24;H01Q21/00
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 嚴(yán)彥

本發(fā)明涉及一種全集成寬角度掃描的圓極化折疊反射陣列天線，包括極化柵陣列，其特征在于：設(shè)置主反射器和極化轉(zhuǎn)換器，極化柵陣列安裝在主反射器上方，極化轉(zhuǎn)換器安裝在極化柵陣列上方；所述主反射器中在單層的介質(zhì)板上集成設(shè)置多個(gè)基片集成背腔縫隙天線和多個(gè)具有移相功能的移相貼片單元，所述極化轉(zhuǎn)換器通過在三層介質(zhì)板中分別印制回折線形狀的金屬條帶形成，其中第一層與第三層的回折線具有相同的尺寸。本發(fā)明提供的多波束折疊反射陣列天線具有波束覆蓋角度大，整體剖面低，圓極化輻射的特點(diǎn)，能夠應(yīng)用于5G通訊，雷達(dá)成像，以及目標(biāo)探測等領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及反射陣列天線，特別是涉及一種全集成寬角度掃描的圓極化折疊反射陣列天線。

背景技術(shù)

由于具有更寬的頻譜帶寬以及更窄的波束，毫米波頻段在軍事雷達(dá)，遙感探測以及衛(wèi)星通訊等領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力。同時(shí)，毫米波頻段商用已經(jīng)在5G移動(dòng)通訊中受到了廣泛關(guān)注。與傳統(tǒng)的微波通信相比，毫米波通信具有更大的傳輸損耗。微帶反射陣列天線，作為一種新型高增益天線，能夠很好的克服這一問題。折疊反射陣列天線作為一種新型反射陣列天線是由Menzel和Pilz在1998年提出的。通過引入反射板和極化柵陣列進(jìn)行波束匯聚以及極化轉(zhuǎn)換，折疊反射陣列天線能夠有效的降低天線的整體剖面同時(shí)消除饋源遮擋。近年來，折疊反射陣列天線已經(jīng)取得了極大的進(jìn)展，被廣泛應(yīng)用在雙模式通信，波束賦型，以及寬帶天線等領(lǐng)域。

然而，實(shí)現(xiàn)寬角度的波束掃描是折疊反射列天線領(lǐng)域的一大挑戰(zhàn)。目前已經(jīng)提出了許多具有波束掃描功能的折疊反射陣列天線，可以歸納為：機(jī)械式波束掃描，多波束掃描，以及電控波束掃描。對于機(jī)械式波束掃描，掃描角度小，同時(shí)需要額外的機(jī)械控制結(jié)構(gòu)；對于多波束掃描，往往需要多個(gè)陣列天線來覆蓋一個(gè)寬的掃描范圍；對于電控波束掃描，需要設(shè)計(jì)復(fù)雜且造價(jià)高昂的控制電路，同時(shí)具有較高的損耗。低剖面易于集成的饋源天線是折疊反射陣列天線領(lǐng)域的另一大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的折疊反射陣列天線往往需要采用喇叭天線進(jìn)行饋電，但是喇叭天線是一種體積龐大，高剖面的三維天線，難以與有源電路進(jìn)行集成。目前已經(jīng)有學(xué)者提出采用微帶陣列天線作為饋源天線進(jìn)行饋電，然而目前所提出的微帶饋源天線需要多層的介質(zhì)基板，這極大的增加了制造成本，同時(shí)微帶天線之間存在強(qiáng)烈的互耦，無法實(shí)現(xiàn)多個(gè)饋源在單個(gè)介質(zhì)版中的集成設(shè)計(jì)。同時(shí)，對于傳統(tǒng)的折疊反射陣列天線，由于引入了單極化的極化柵陣列，從而導(dǎo)致其輻射的波束只可能是線極化的電磁波。因此，圓極化輻射是折疊反射陣列天線領(lǐng)域的另一大待解決的問題。

基于以上背景，提出一種全集成寬角度掃描的圓極化折疊反射陣列天線，是本領(lǐng)域急需解決的重大難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問題；提出了一種全集成寬角度掃描的圓極化折疊反射陣列天線，用于解決現(xiàn)有的折疊反射陣列天線難以實(shí)現(xiàn)寬角度覆蓋、整體剖面高、極化形式單一的問題。

本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的：

一種全集成寬角度掃描的圓極化折疊反射陣列天線，包括極化柵陣列，設(shè)置主反射器和極化轉(zhuǎn)換器，極化柵陣列安裝在主反射器上方，極化轉(zhuǎn)換器安裝在極化柵陣列上方；所述主反射器中在單層的介質(zhì)板上集成設(shè)置多個(gè)基片集成背腔縫隙天線和多個(gè)具有移相功能的移相貼片單元，所述極化轉(zhuǎn)換器通過在三層介質(zhì)板中分別印制回折線形狀的金屬條帶形成，其中第一層與第三層的回折線具有相同的尺寸。

而且，設(shè)置支撐柱，極化柵陣列通過支撐柱固定在主反射器上方，極化轉(zhuǎn)換器通過支撐柱固定在極化柵陣列上方。

而且，所述基片集成背腔縫隙天線，包括通過在介質(zhì)板的上層金屬面印制金屬框和方形金屬貼片，在金屬框與方形金屬貼片之間的縫隙中灌注多個(gè)金屬化過孔，形成基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，介質(zhì)板底層的同軸探針對方形金屬貼片進(jìn)行饋電傳輸TEM波，通過基片集成波導(dǎo)轉(zhuǎn)化為TE₁₀波，通過金屬框和方形金屬貼片之間的縫隙向外輻射。

而且，設(shè)置七個(gè)基片集成背腔縫隙天線，各個(gè)基片集成背腔縫隙天線2的距離D_f＝12.7mm。