[發(fā)明專利]一種用于實(shí)現(xiàn)多波束圓極化的反射陣列天線

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111600224.2
• 申請(qǐng)日: 2021-12-24
• 公開（公告）號(hào): CN114024149A
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁瑜萱;張?jiān)迫A;趙曉雯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心
• 主分類號(hào): H01Q21/24
• 分類號(hào): H01Q21/24;H01Q25/00;H01Q15/14;H01Q13/02;H01Q5/307;H01Q5/28;H01Q1/50;H01Q1/38;H01Q1/28
• 代理公司: 北京方安思達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11472
• 代理人: 武玥;王蔚

本發(fā)明屬于天線技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種用于實(shí)現(xiàn)多波束圓極化的反射陣列天線，該反射陣列天線包括：圓極化反射陣列和饋源；所述饋源為放置于圓極化反射陣列的焦平面上的喇叭饋源；該喇叭饋源位于圓極化反射陣列之上；所述圓極化反射陣列包括：多個(gè)在二維平面規(guī)則排列的反射型超單元；每個(gè)反射型超單元由若干種沿圓周分布的基本單元構(gòu)成；同一種基本單元用于同一波束的合成，解決了傳統(tǒng)單層多波束天線設(shè)計(jì)中諧振單元之間的互耦難以計(jì)算，從而陣列設(shè)計(jì)需要同時(shí)考慮多個(gè)變量的復(fù)雜作用導(dǎo)致陣列設(shè)計(jì)繁瑣耗時(shí)的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于天線技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種用于實(shí)現(xiàn)多波束圓極化的反射陣列天線。

背景技術(shù)

反射陣列天線具有高增益、質(zhì)量輕、易于加工、代價(jià)小等諸多優(yōu)點(diǎn)，在衛(wèi)星通信領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著可用頻帶資源日益緊張，但對(duì)通信速度的需求仍與日俱增，多波束圓極化反射陣列天線成為了高通量衛(wèi)星的重要解決方案之一。多波束圓極化反射陣列天線具有多個(gè)可以獨(dú)立調(diào)控的窄波束，同一口徑內(nèi)實(shí)現(xiàn)的多個(gè)波束的頻率或極化不同從而相互獨(dú)立，多波束反射陣列天線應(yīng)用于通信衛(wèi)星時(shí)，采用多點(diǎn)波束天線技術(shù)結(jié)合頻率復(fù)用方案，通過(guò)空間隔離，可實(shí)現(xiàn)頻率復(fù)用和極化復(fù)用，即照射在相鄰區(qū)域的多波束頻率或極化不同，照射在不相鄰區(qū)域的波束，可以工作在同頻率同極化，從而節(jié)約了衛(wèi)星的帶寬成本。

傳統(tǒng)的多波束反射陣列天線可分為單層設(shè)計(jì)和多層設(shè)計(jì)兩種；其中，多層設(shè)計(jì)的多波束反射陣列天線加工難度大、結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定且存在遮擋問(wèn)題，為解決遮擋問(wèn)題引入的大排列間距又制約了工作頻率。單層設(shè)計(jì)的多波束反射陣列天線通常采用多諧振的單元實(shí)現(xiàn)多個(gè)波束，即在一個(gè)基本單元內(nèi)引入多個(gè)諧振結(jié)構(gòu)，為了避免柵瓣，單元間距不能太大，而在有限的單元面積內(nèi)多個(gè)諧振結(jié)構(gòu)難免相互耦合，且耦合難以計(jì)算，增加了陣列設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度。另有一種通過(guò)陣列綜合方法實(shí)現(xiàn)同時(shí)多波束的反射陣列天線，即在同一頻率同一極化下通過(guò)調(diào)整相位排布同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)波束，由于多個(gè)波束頻率、極化都相同，這種多波束反射陣無(wú)法應(yīng)用于頻率復(fù)用方案。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，本發(fā)明提出了一種用于實(shí)現(xiàn)多波束圓極化的反射陣列天線，特別是涉及一種分別在3個(gè)頻帶實(shí)現(xiàn)3個(gè)獨(dú)立波束的圓極化反射陣列天線，解決現(xiàn)有單層多波束反射陣列天線設(shè)計(jì)采用的多諧振單元的耦合問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)多個(gè)波束的獨(dú)立設(shè)計(jì)；每個(gè)超單元由3個(gè)頂點(diǎn)相對(duì)、按照正三角形晶格緊密排布的正六邊形基本單元構(gòu)成，每個(gè)基本單元可實(shí)現(xiàn)一個(gè)波束，相鄰基本單元的工作頻率不同、波束形成相互獨(dú)立。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)單層多波束天線設(shè)計(jì)中諧振單元之間的互耦難以計(jì)算，從而陣列設(shè)計(jì)需要同時(shí)考慮多個(gè)變量的復(fù)雜作用導(dǎo)致陣列設(shè)計(jì)繁瑣耗時(shí)的問(wèn)題。

本發(fā)明提供了一種用于實(shí)現(xiàn)多波束圓極化的反射陣列天線，該反射陣列天線包括：圓極化反射陣列和饋源；所述饋源為放置于圓極化反射陣列的焦平面上的喇叭饋源；該喇叭饋源位于圓極化反射陣列之上；

所述圓極化反射陣列包括：多個(gè)在二維平面規(guī)則排列的反射型超單元；每個(gè)反射型超單元由若干種沿圓周分布的基本單元構(gòu)成；同一種基本單元用于同一波束的合成。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)之一，所述反射型超單元包括：三種正六邊形的基本單元，其具體包括：第一基本單元、第二基本單元和第三基本單元；

每個(gè)反射型超單元內(nèi)，第一基本單元、第二基本單元和第三基本單元呈頂點(diǎn)相對(duì)、沿圓周以120°間隔排列；

整個(gè)圓極化反射陣列內(nèi)，所有反射型超單元按照正三角形晶格緊密排布，使得基本單元呈現(xiàn)蜂窩網(wǎng)格式布局；每種基本單元根據(jù)陣列不同位置所需的補(bǔ)償相位進(jìn)行不同角度的旋轉(zhuǎn)。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)之一，所述第一基本單元、第二基本單元和第三基本單元中，每種基本單元均具有反射相位，并對(duì)其進(jìn)行計(jì)算：