[發明專利]一種基于鏡像對稱法的反射陣列天線單元

有效

• 申請號: 202110263767.3
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN113078461B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 王敏;莫雨鑫;廖婭;陳正川
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q15/14;H01Q15/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種基于鏡像對稱法的反射陣列天線單元，屬于天線技術領域。高效反射陣列天線單元由第一金屬片(1)、第一介質板(2)和第二金屬片(3)組成。第一金屬片(1)設置為四個尺寸完全相同的扇形結構(11)和一個開口圓環(12)組成不對稱結構，具有變極化的特性，即入射波與反射波極化正交。第二金屬片(3)呈方形，作為單元的反射金屬板。第一介質板(2)選為Rogers5880，介電常數是2.2，損耗角的正切值是0.0009。本發明的工作頻率為10.0GHz，單元的幅度具有穩定性，其平均反射幅度為?0.2dB。本發明采用鏡像對稱法設計反射陣列單元結構，降低單元結構變化引起的非周期性影響，實現360°的反射相位覆蓋，提高反射陣列效率。

技術領域

本發明屬于天線領域，具體涉及一種基于鏡像對稱法的反射陣列天線單元。

背景技術

反射陣列天線是一種新型的高增益天線，它結合了反射面天線和微帶陣列的優點，除了具有極低的剖面、輕巧和易于加工的結構、輻射效率高、成本低、無需復雜的饋電網絡外，還可以單獨控制反射陣列單元的相位，從而大大提高反射陣列輻射特性的靈活性。更重要的是，與透射陣列天線相比，反射陣列通常具有更簡單的單元結構，并且反射陣列的饋源入射空間與輻射波束出射空間共享同一空間，大大提升了空間利用率。為了獲得較高的效率，通常采用多個金屬層和介質層堆疊的方式來設計反射陣列單元。除此之外，在單元介質層上打孔使金屬層直接耦合、使用折疊天線構型、使用薄膜技術和超材料等方法也可以用來提升反射陣列天線單元的性能，但是反射陣列的單元結構變得更為復雜且不易加工，且成本較高。為了簡化單元結構和提升反射陣列效率，本發明提出了一種基于鏡像對稱法的反射陣列天線單元，其通過鏡像對稱的方法改變單元金屬貼片尺寸使單元實現360°連續相位變化，改善單元尺寸變化引起的非周期性，降低單元結構的復雜度，提高單元性能，從而提高反射陣列的效率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于鏡像對稱法的反射陣列天線單元。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種基于鏡像對稱法的反射陣列天線單元，該天線單元自上至下包括：第一金屬片(1)、第一介質板(2)、第二金屬片(3)；所提出的反射陣列天線單元是平面結構，且沿xoy水平放置；

進一步，所述基于鏡像對稱法的反射陣列天線單元的第一金屬片(1)和第二金屬片(3)分別在第一介質板(2)的上下兩側；所述第一金屬片(1)設置為四個扇形結構(11)和一個圓環開口結構(12)組成的不對稱結構；所述四個扇形結構(11)尺寸相同且沿著z軸旋轉對稱分布，圓環開口結構(12)沿四個扇形結構的周向串接四個扇形結構，圓環開口結構(12)的左上角設置一個矩形開口(13)，且矩形開口(13)位于左上角的兩個相鄰扇形之間；所述第二金屬片(3)與第一介質板(2)在xoy面上尺寸相同；

進一步，所述基于鏡像對稱法的反射陣列天線單元的第一介質板(2)設置為Rogers 5880，介電常數是2.2，損耗角的正切值是0.0009，所述第一介質板(2)的厚度為3.175mm；

進一步，所述基于鏡像對稱法的反射陣列天線單元具有變極化的特性，當入射波的極化方向沿x方向時，反射波的極化方向沿y方向；當入射波的極化方向沿y方向時，反射波的極化方向沿x方向；入射波與反射波極化正交，實現極化隔離；

進一步，所述基于鏡像對稱法的反射陣列天線單元通過改變第一金屬片(1)長度和矩形開口(13)寬度，實現反射波相位和幅度的改變，實現0°～180°相位連續變化；

進一步，所述基于鏡像對稱法的反射陣列天線單元經過鏡像對稱后做相同的尺寸變化實現180°～360°相位連續變化；

進一步，所述基于鏡像對稱法的反射陣列天線單元的工作頻點為10.0GHz，單元的幅度具有穩定性，其平均反射幅度為-0.2dB；通過改善單元尺寸變化過程中的非周期性，提高單元相位覆蓋能力，降低單元結構的復雜度，從而提高反射陣列天線的效率。