[发明专利]一种单元蜂窝状排列的微带反射阵列天线

说明书

技术领域

本发明属于天线技术领域，特别涉及一种单元蜂窝状排列的微带反射阵列天线。

背景技术

卫星通信、雷达探测、射电天文学研究等其他远距离无线传输领域内需要高增益天线，抛物面天线和相控阵天线扮演着重要角色。抛物面天线具有结构简单、增益高、功率容量大，频带宽等优点，但是其本身的曲面形状使得天线体积庞大而笨重，而且在高频段下加工成本较高。此外，抛物面天线的波束扫描需要依靠机械旋转，波束指向难以机动灵活。平面相控阵天线依靠馈电网络的灵活控制，可以独立调控每个辐射单元上激励电流的幅度和相位，从而实现波束扫描、波束赋形等功能，扫描方式灵活且范围较大。但是其复杂的馈电网络导致相控阵天线不仅加工成本高，而且传输损耗大，效率难以保证。为了克服上述两种天线的这些缺点，国外学者率先提出了一种微带反射阵列天线，该天线采用平板阵列反射面来代替抛物面的一种新型反射面天线，通过合理的利用每个单元的相移特性，使得反射阵能够等效为抛物面天线。

微带反射阵列天线具有的体积小、重量轻、加工成本低、制作简单等优点使得其无论在军事领域还是民用领域都具有很高的应用价值。传统的微带反射阵列天线是由单元横向纵向均匀排列而成；这种反射阵天线最大的缺陷是其窄带特性，通常小于10％甚至更低，它的带宽主要受辐射单元的带宽和不同路径造成不同的空间相位延迟两个因素制约。

发明内容

本发明的目的在于克服目前传统的横向纵向均匀排列的微带反射阵天线存在的窄带特性，提供一种新型单元蜂窝状排列的微带反射阵列天线，该种单元呈蜂窝状排列，提高了反射阵表面的空间利用，使单元排布更加紧密，结构美观，且带宽较宽，辐射性能良好。

为了实现上述目的，本发明提供的一种单元蜂窝状排列的微带反射阵列天线，工作在Ku波段；所述天线包括：馈源和微带反射阵列，所述馈源为角锥喇叭天线，馈电方式为正馈；所述微带反射阵列的形状为六边形，包括不同尺寸的同轴六边形环旋转嵌套的多谐振结构单元，这些多谐振结构单元以蜂窝排列的方式附着在介质基片上，在介质基片和地板之间设有泡沫层；整个反射阵列的波束指向为垂直阵面方向。

上述技术方案中，所述的微带反射阵列中相邻两个多谐振结构单元中心之间的距离为13mm。

上述技术方案中，介质基片的介电常数ε_r＝2.2，厚度为0.508mm。

上述技术方案中，在形成嵌套六边形的所述微带反射阵列中，每个六边形的边长为其相邻外边六边形边长的0.75倍。

上述技术方案中，所述泡沫层的介电常数为1.06，厚度为3mm。

本发明的优点在于：本发明的微带反射阵列天线的单元排布方式不同于传统的横向纵向均匀排列的方式，单元呈蜂窝状排列的方式；该排列方式提高了反射阵表面的空间利用，使单元排布更加紧密，结构美观，且带宽较宽，辐射性能良好。

附图说明

图1为本发明的单元蜂窝排列反射阵天线的结构示意图；

图2为本发明的单元蜂窝状排列的微带反射阵列天线表面结构图；

图3为同轴六边形环旋转嵌套单元示意图；

图4为单元分析模型示意图；

图5为同轴六边形环旋转嵌套单元在中心频率13.58GHz处的反射相位曲线；

图6为本发明天线在中心频率13.58GHz处的辐射方向图；

图7为本发明反射阵天线在不同频率处的增益。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述。

如图1所示，一种单元蜂窝状排列的微带反射阵列天线，工作在Ku波段；所述天线包括：馈源和微带反射阵列，所述馈源为角锥喇叭天线，馈电方式为正馈；所述微带反射阵列包括若干个呈蜂窝状均匀排列的微带反射阵单元；反射阵列的波束指向设计为垂直阵面方向；反射阵列的形状为六边形，使得单元的排布更加紧密，更充分利用反射阵表面的空间。

如图2所示，所述的微带反射阵列包括不同尺寸的同轴六边形环旋转嵌套的多谐振结构单元，这些多谐振结构单元以蜂窝排列的方式附着在介质基片上，在介质基片和地板之间设有泡沫层；优选的，相邻两个单元中心之间的距离(栅格周期)为13mm，介质基片的介电常数ε_r＝2.2，厚度为0.508mm；如图3所示，每个六边形的边长为其相邻外边六边形边长的0.75倍；所述泡沫层的介电常数为1.06，厚度为3mm。