[发明专利]一种平面反射阵列天线

说明书

本发明公开一种相位补偿范围更大的宽频带平面反射阵列天线。采用的技术方案包括：馈源、导电平面反射阵面，所述馈源用于发射或接收电磁波，所述导电平面反射阵面用于将馈源发出的电磁波散射成平面波，或者接收平面波并汇聚到所述馈源上,所述导电平面反射阵面上阵列分布若干反射单元，所述反射单元包括相位孔、四根分布在所述相位孔上的枝干，其特征在于：所述枝干单侧延伸出有方向相同的枝条，且所述枝条靠近所述相位孔边沿方向延伸，与其边沿形成有缝隙，用于调整控制相位补偿和工作频率。

技术领域

本发明涉及一种平面反射阵列天线。

背景技术

随着通信技术的发展，高增益天线的应用越来越广泛，尤其是在雷达、卫星通信等应用中。平面反射阵天线作为一种新兴的高增益天线，与抛物面天线相比，具有重量轻、体积小、成本低、易制造、易组装、易集成等优点；与微带阵列天线相比，克服了馈电传输损耗大的难题。因此自诞生以来便成为了天线领域的研究热点，是未来大型高增益天线的主要研究方向之一。

传统平面反射阵天线又称微带反射阵天线，微带反射阵天线采用微带结构，微带介质层作为单元支撑结构对反射阵天线性能起到诸多不利影响，主要有以下缺点：一是微带介质层增加了损耗，降低增益。二是微带介质层在室外环境工作难以保持平整性。介质材料具有吸湿性，在室外环境条件下吸收空气水分引起介质层涨缩，导致介质层翘曲，影响反射面平整性。三是微带介质层在吸湿后介电常数会变化，影响相位补偿。四是微带介质层结构稳定性不足，易折裂受损。因此，微带介质层影响微带反射阵天线性能，并使其无法适应室外环境工作要求，制约了微带反射阵天线的推广应用。

针对上述问题，授权公告号为“CN 103887609 B”的中国发明专利，公开“一种平面反射阵天线”，采用的技术方案包括：馈源，用于发射或接收电磁波；金属平面反射阵列，用于将馈源发出的电磁波散射成平面波，或者接收平面波并汇聚到所述馈源上；支撑杆，用于连接所述馈源和所述金属平面反射阵列，固定二者的相对位置，其中，所述金属平面反射阵列包括多行多列金属贴片单元，多个金属贴片单元共用相邻的相位孔，以使所述金属平面反射阵列内呈现一个镂空的整体平面器件，每个所述金属贴片单元具体包括：一个正方形的金属相位孔，其中，相邻的金属贴片单元之间共用所述金属相位孔；和四组相同的金属枝节组合，所述四组相同的金属枝节组合在所述金属贴片单元中呈中心对称分布，所述金属枝节组合与所述金属相位孔相连，其中，通过调节各个所述金属贴片单元中的所述金属枝节组合的形状和尺寸来实现相位调节，从而在所述金属平面反射阵列上形成一个等相位面。

上述方案存在的缺点是：该领域研究人员众所周知，反射阵列单元可以通过变化枝节尺寸与长度的方式实现相位变化，阵列单元原则上要求实现360度以上的相位变化，只有满足360度才能对相位角度实现全面的补偿，从而使反射阵列天线实现宽频带及具备良好的增益特性。为实现360度以上的相位补偿，反射阵列单元设计应具备有足够的枝节延伸长度以使单元结构实现360度以上的相位补偿。而上述发明无法满足360度以上的相位补偿要求，因此无法实现宽频带及良好的增益特性。该发明无法实现360度的相位补偿主要原因是：采用中心对称分布结构，且第一金属技节长度小于金属相位孔边长的一半。由于第一金属枝节代表了枝节延伸范围，受限于对称结构，第一金属技节长度无法达到金属相位孔边长的一半，枝节无法满足延伸扩展相位变化，根据公开论文可知最大相位扩展范围只能达到300度。扩展结构采用单个或多个第二金属枝节与第一金属枝节垂直交叉并且轴对称的方式，垂直交叉限制了第二金属枝节延伸空间，轴对称将第二金属枝节一分为二，大大压缩了第二金属技节单侧延伸长度。