[发明专利]一种基于相位延迟线型反射单元的反射阵天线

说明书

技术领域

本发明属于天线技术领域，涉及一种微带反射阵天线，尤其是一种基于相位延迟线型反射单元的反射阵天线。

背景技术

近年来微带反射阵天线技术由于其突出的优势在雷达和通讯领域得到广泛的应用。然而反射阵天线也有一些不足的地方，最重要的就是它的带宽相对比较低。引起反射阵天线带宽低的原因有两个：微带天线单元本身的窄带特性和馈源与反射单元之间路径的电长度不是常数。对于中等尺寸口径的反射阵天线来说，第一个原因是最主要的。

为了克服反射阵天线频带窄的不足，前人提出了很多种方法。其中使用具有大范围的线性相位响应特性的反射单元能提高反射阵天线的带宽。现有许多方法可以实现大范围线性相位响应特性，如相位延迟线型反射单元、加厚介质基板和多层结构型反射单元。从结构加工方面上考虑，相位延迟线型反射单元有一定的优势。现有技术虽然提出了一些相位延迟线型反射单元能在一定程度上提高反射阵天线的带宽(请参见参考文献H.Hasani,M.Kamyab,and A.Mirkamali,“Low cross-polarization reflectarray antenna,”IEEE Trans.Antennas Propag.,vol.59,no.5,pp.1752–1756,May 2011以及参考文献R.Shamsaee and Z.Atlasbaf,“Design and implementation of a broadband single layer circularly polarized reflectarray antenna,”IEEE Antennas Wireless Propag.Lett.,vol.11,pp.973–976,2012)，但是相比较其他提高反射阵天线带宽的方法没有明显优势。现有的相位延迟线型反射单元采用的谐振结构有圆贴片或者圆环结构，不能进一步地提高反射阵的增益带宽，同时还存在交叉极化分量较大的缺点，使得相位延迟线单元型微带反射阵天线还存在一定的局限性。

发明内容

本发明的目的在于，为克服现有技术的缺陷，从而提供一种新型的基于相位延迟线型反射单元型的微带反射阵天线，能够实现更宽的增益带宽，同时还能抑制反射阵天线的交叉极化分量。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于相位延迟线型反射单元型的反射阵天线，所述反射阵天线包括：馈源角锥喇叭和反射面阵列；

所述反射面阵列包括：若干相位延迟线型反射单元，且各个相位延迟线型反射单元以镜面对称的方式周期布置于基板上表面；

所述相位延迟线型反射单元包括微带贴片和底板，该相位延迟线型反射单元的微带贴片进一步包含：嵌套放置的内圆环和外圆环，及两条相位延迟线；其中，内圆环和外圆环上分别设置两个缝隙，内圆环的两个缝隙的连线为内圆环的一条直径，且外圆环的两个缝隙的连线为外圆环的一条直径；

所述的两条相位延迟线分别通过位于外圆环上的连接点与外圆环连接，且两个连接点的连线为外圆环的一条直径，两个连接点连线得到的直径平行于极化方向。

可选的，上述底板包括如下三层结构：介质基板、泡沫层和接地板；其中，所述微带贴片采用镜面对称的方式布放于所述介质基板的上表面，且所述介质基板的下表面与所述泡沫层的上表面接触，所述泡沫层的下表面与所述接地板相接触。

上述位于内圆环上的两个缝隙的连线形成的直径为第一直径，位于外圆环上的两个缝隙连线形成的直径为第二直径；所述第一直径和第二直径垂直。

上述第一直径平行于极化方向，同时第二直径垂直于极化方向。

上述两条相位延迟线的长度相同，且通过改变两条相位延迟线的长度进而补偿路径引起的相位差。

上述内圆环和外圆环的谐振频率不同，通过控制内圆环和外圆环的尺寸进而使内圆环和外圆环耦合至设定的工作频率；通过控制内圆环和外圆环上缝隙的开缝的尺寸进而优化相位延迟线型反射单元的谐振频率处的频率响应特性。

可选的，当选定天线中心工作频率为10GHz，且相位延迟型反射单元的周期为0.5倍波长时：所述内圆环和外圆环的缝隙的开缝大小均为0.6毫米；且内圆环外径为1.8毫米，宽度为0.88毫米；外圆环的外径为4毫米，宽度为0.8毫米。