[发明专利]一种四频微带反射阵列天线

说明书

本发明涉及一种四频微带反射阵列天线，包括：馈源和微带反射阵列，馈源为角锥喇叭天线，微带反射阵列包括多个均匀排列的单层十字形振子单元和双层矩形贴片单元；其中，多个单层十字形振子单元横向排列成行，纵向排列成列；每个单层十字形振子单元的四周分布有四个双层矩形贴片单元，十字形振子单元的中心与其相邻的四个双层矩形贴片单元的中心具有相同的距离；该四频微带反射阵列天线的工作频率分别为9GHz、13.58GHz、24GHz和30GHz，单层十字形振子单元通过两个相交的方向分别工作于9GHz和13.58GHz，双层矩形贴片单元通过两个相交的方向分别工作于24GHz和30GHz。

技术领域

本发明属于天线技术领域，特别涉及一种四频微带反射阵列天线。

背景技术

抛物面天线和阵列天线作为传统的星载天线受到广泛的应用。抛物面天线虽然增益高、工作频带宽，但是其具有体积大、重量大、安装难、加工困难等缺点，尤其在高频时。阵列天线虽然体积小，扫描方式灵活且范围较大，但是其效率低、馈电网络复杂、传输损耗大、加载的有源器件价格昂贵。这些缺点在一定程度上限制了上述两种天线在雷达、卫星通信等方面的应用。

微带反射阵天线是将抛物面天线和阵列天线的若干优点进行结合而形成的一种天线形式，它是由馈源和反射阵列组成，通过对阵中每个单元进行设计而使其将馈源辐射波的散射相位进行一定的调整，使得经反射阵反射的场在阵列口面上形成想要的相位分布，从而辐射出设定的波束。比起上述两种高增益天线，微带反射阵天线具有如下优点：体积小、重量轻、加工简单且成本低、效率较高、易实现波束扫描、易与载体共形等。这些优点使得反射阵天线在军事和民用领域均具有很高的应用价值。微带反射阵天线的主要缺点是带宽窄，在一定程度上限制了其应用。随着通信技术的迅猛发展，对天线的要求越来越高，宽带和多频反射阵的研究越来越迫切，而且具有很强的实用价值。在现有的文献中，大多数的多频都局限于双频，对于三频段及以上的设计较少。在多频微带反射阵的设计中，常见的有单层和双层两种结构形式。单层结构是将不同频段的单元都置于同一层介质基片上的结构形式，这对单元的形式要求较高。双层结构可以分为两种不同的形式：低频阵面置于高频阵面之上和高频阵面置于低频阵面之上。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中采用的微带反射阵天线难于实现四频段工作的技术问题，从而提供一种四频微带反射阵列天线，对于微带反射阵列天线实现多频或者口径复用来说具有重要的参考价值。

为了实现上述目的，本发明提供了一种四频微带反射阵列天线，包括：馈源和微带反射阵列，所述馈源为角锥喇叭天线，所述微带反射阵列包括多个均匀排列的单层十字形振子单元和双层矩形贴片单元；其中，

多个单层十字形振子单元横向排列成行，纵向排列成列；每个单层十字形振子单元的四周分布有四个双层矩形贴片单元，所述十字形振子单元的中心与其相邻的四个双层矩形贴片单元的中心具有相同的距离；该四频微带反射阵列天线的工作频率分别为9GHz、13.58GHz、24GHz和30GHz，所述单层十字形振子单元通过两个相交的方向分别工作于9GHz和13.58GHz，所述双层矩形贴片单元通过两个相交的方向分别工作于24GHz和30GHz。

上述技术方案中，采用如下方式确定所述单层十字形振子单元或双层矩形贴片单元的单元尺寸大小：

首先采用如下公式计算每个频率处微带反射阵列各个单元位置处所需补偿的相位值：

其中，k₀是真空中的传播常数，不同的频率对应的传播常数不同；(x_i,y_i)是第i个单元的中心坐标；d_i代表馈源相位中心与第i个单元之间的距离；为辐射波束方向；Φ_R(x_i,y_i)就是第i个单元所需补偿的相位；