[发明专利]一种X/Ku频段双频双极化微带平板反射阵列天线

说明书

技术领域

本发明属于天线技术领域，特别涉及一种X/Ku频段双频双极化微带平板反射阵列天线。

背景技术

伴随着雷达系统和长距离通信以及太空探测技术的蓬勃发展，高增益天线的需求日益提升，传统的高增益天线主要包括抛物面天线或者阵列天线，抛物面天线虽然增益高，工作频带宽，但是其体积大，质量重，固有的曲面结构加工成本大，尤其是在毫米波频段，而且抛物面天线缺乏宽角度波束扫描能力。强制馈电的大型阵列天线可以满足宽角度波束扫描的要求，但是其存在损耗大、效率较低、控制电路复杂、成本高的劣势。为了弥补抛物面天线和传统阵列天线的缺点，微带平板反射阵列天线应运而生。微带平板反射阵列天线是平面结构，大量有源或者无源的单元经过一定的规则排列组成，一般采用馈源照射的空馈方式。微带平板反射阵列天线具有体积小、重量轻、成本低、效率高等优势，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。

传统的微带平板反射阵列天线的带宽通常都较窄，一般不足10％，因此实现多频或者口径复用具有重要的意义。目前微带平板反射阵列天线主要有单层和双层两种结构来实现双频性能。单层结构是将高低频单元都置于同一层介质上的结构形式，这对单元的形式要求较高。双层结构具有两种形式：低频阵面位于高频阵面之上和高频阵面位于低频阵面之上。但双层结构具有其固有的缺点，上层单元会对下层产生遮挡，下层单元激发的谐振模式也会影响上层单元，而且双层结构难以对齐且加工成本高。

发明内容

本发明的目的在于克服目前微带平板反射阵列天线在实现双频双极化上存在的上述缺陷，提出了一种X/Ku频段双频双极化微带平板反射阵列天线，该天线采用单层双平行振子单元结构形式，利用不同的极化来实现不同的工作频段，降低了单层结构中工作于不同频段的单元之间的互耦影响，提升了反射阵的辐射性能。

为了实现上述目的，本发明提供了一种X/Ku频段双频双极化微带平板反射阵列天线，包括：馈源和微带平板反射阵列；所述馈源为角锥喇叭天线；所述微带平板反射阵列包括若干个双平行振子单元，所述双平行振子单元包括两个长度不同宽度相同的平行振子贴片：长振子贴片和短振子贴片；这些单元以横向和纵向均匀交叉的方式排列于介质基片上。

上述技术方案中，所述长振子贴片的长度为a，所述短振子贴片的长度为b，b＝k*a，k＝0.75。

上述技术方案中，所述长振子贴片和短振子贴片的宽度w均为1.5mm；所述长振子贴片和短振子贴片的间距d＝1.4mm。

上述技术方案中，所述介质基片的材料为聚四氟乙烯，介电常数ε_r＝2.25，厚度h为1.5mm。

上述技术方案中，所述微带平板反射阵列天线工作在两个相互垂直的极化方向，不同的极化方向对应不同的频段；其中Ku波段工作于x极化，X波段工作于y极化。

本发明的优势在于：

1、本发明的反射阵列天线具有较好的双频辐射特性；

2、本发明的反射阵列天线具有结构简单，质量轻和成本低的优点。

附图说明

图1是本发明的X/Ku频段双频双极化微带平板反射阵列天线表面结构图；

图2是本发明中的单层双平行振子单元结构示意图；

图3是本发明中的单层双平行振子单元在X波段处反射相位曲线；

图4是本发明中的单层双平行振子单元在Ku处反射相位曲线；

图5是本发明的一种X/Ku频段双频双极化微带平板反射阵列天线在X波段的结构模型示意图；

图6是本发明的一种X/Ku频段双频双极化微带平板反射阵列天线在Ku波段的结构模型示意图；

图7是本发明的X/Ku频段双频双极化微带平板反射阵列天线在10GHz处的辐射方向图；

图8是本发明的X/Ku频段双频双极化微带平板反射阵列天线在13.58GHz处的辐射方向图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步描述。

如图1所示，一种X/Ku频段双频双极化微带平板反射阵列天线，包括：馈源和微带平板反射阵列；所述馈源为角锥喇叭天线；所述微带平板反射阵列包括若干个双平行振子单元，所述双平行振子单元包括两个长度不同宽度相同的平行振子贴片：长振子贴片和短振子贴片；这些单元以横向和纵向均匀交叉的方式排列于介质基片上。