[发明专利]一种反射阵天线

说明书

技术领域

本发明涉及通讯领域，特别涉及一种反射阵天线。

背景技术

近年来微带反射阵天线技术结合了抛物面天线和微带阵列天线的突出特点，在雷达和通讯领域得到广泛的发展和应用。反射阵天线的优势在于不需要复杂的馈电网络，能够实现较高的辐射效率，此外，反射阵天线设计加工更加方便、质量轻、成本低。然而反射阵天线也有一些不足之处，其中最突出的就是它的带宽相对比较窄，一般低于10％。引起反射阵天线带宽低的原因有两个：第一是微带天线单元本身的窄带特性，第二是馈源与各个反射单元之间路径的电长度不是常数，受频率的影响比较大。在设计小尺寸或者中等尺寸口径的反射阵天线时(请参见参考文献1：Ming-Yang Zhao,Guang-Qiu Zhang,Xue Lei,Jun-MoWu,and Ji-Yong Shang,“Broadband Reflectarray Antenna Incorporating Disk Elements With Attached Phase-Delay Lines”IEEE Antennas Wireless Propag.Lett.,vol.12,pp.356–359,2013)，主要考虑第一个原因，通过提高微带天线单元本身的带宽来提高反射阵天线的带宽。

在设计中等尺寸的反射阵天线时，为了克服频带窄的缺点，前人已经提出了很多种方法，如多谐振结构的反射单元、相位延迟线型反射单元和多层结构的反射单元。从结构加工方面上考虑，多谐振结构的反射单元和相位延迟线型反射单元有一定的优势。现有技术提出了一些相位延迟线型反射单元能提高反射阵天线的带宽(请参见参考文献2：H.Hasani,M.Kamyab,and A.Mirkamali,“Low cross-polarization reflectarray antenna,”IEEE Trans.Antennas Propag.,vol.59,no.5,pp.1752–1756,May2011以及参考文献Iman Derafshi,Nader Komjani,and Mohammad Mohammadirad,“A Single-Layer Broadband Reflectarray Antenna by Using Quasi-spiral Phase Delay Line,”IEEE Antennas Wireless Propag.Lett.,vol.14,pp.84–87,2015)。所提出的相位延迟线型反射单元采用的谐振结构为圆形贴片结构或者多圆环结构，增益带宽特性有所提高，但是并不特别显著，同时还要处理交叉极化分量较大的问题，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。与此同时，双开缝圆环结构的反射单元在圆极化反射阵天线中得以应用(请参见参考文献3：Ming-Yang Zhao,Guang-Qiu Zhang,Xue Lei,Jun-MoWu,and Ji-Yong Shang,“Broadband Reflectarray Antenna Incorporating Disk Elements With Attached Phase-Delay Lines”IEEE Antennas Wireless Propag.Lett.,vol.12,pp.356–359,2013)，带宽可以达到30％左右。以现有的技术，线极化反射阵天线很难达到如此的带宽，这就大大限制了线极化反射阵天线的实际应用。经研究发现，双开缝圆环结构与相位延迟线型单元相结合的方法可以提高线极化反射阵天线的带宽，但是反射阵天线的低频特性相对较差，导致增益带宽很难有进一步的提高。

发明内容

本发明的目的在于克服已有的反射阵天线的低频特性相对较差的缺陷，从而提供一种能够实现更高带宽的反射阵天线。

为了实现上述目的，本发明提供了一种反射阵天线，所述反射阵天线包括：馈源角锥喇叭和反射面阵列；

所述反射面阵列由多个天线单元以镜面对称的方式依次周期排列而成；

所述天线单元包括微带贴片和底板，所述微带贴片位于底板之上；所述微带贴片进一步包含：嵌套放置的三个圆环，及两条相位延迟线；其中，所述三个圆环上分别设置两个相对于中心对称的缝隙；所述的两条相位延迟线成圆弧形，分别与位于微带贴片的外圆环上的微带短线相连，且所述微带短线的连线与天线极化方向平行。

上述技术方案中，所述的三个开缝的圆环嵌套组合，且内圆环的缝隙连线和外圆环的缝隙连线垂直于天线极化方向，中间圆环的缝隙连线平行于天线极化方向。