[发明专利]平面反射阵天线及其形成方法

说明书

本发明提供了一种平面反射阵天线及其形成方法，本发明提供的基于液晶的N×N电控扫描平面反射阵天线及相应偏压加载模块与现有天线波束扫描技术方案相比可满足反射单元相位独立可控，天线波束二维扫描、响应时延低等需求。同时，采用液晶材料进行设计使得该方案在更高频段的设计具备可延展性，为天线的小型化提供了设计基础，提升了此类反射阵天线的应用价值与范围。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其是涉及一种平面反射阵天线及其形成方法。

背景技术

随着电子信息技术的发展，卫星通信、雷达探测、电子对抗等系统对于通信设备高性能、小型化、轻型化的需求日益提高。作为无线通信系统关键一环的天线系统，对整体通信系统的性能、成本、质量等具有制约性影响，因此新型高性能天线的发展成为必然。当今通信系统要求新型天线具备高增益、宽频带、小型化、轻型化特性及波束扫描功能，可满足抗干扰、定位跟踪、远距离通信等需求，新型天线在军、民领域都具备广阔应用前景。

作为新型天线的实现方式之一，平面反射阵列天线可以将接收的辐射能量集中到某个方向上，形成波束，同时，可以通过调整各反射单元的移相量从而改变波束的指向，实现波束扫描功能。因此，平面反射阵天线既有传统抛物面天线高增益的优势，又有相控阵天线便于调节、可进行波束扫描的优势，极具现实应用价值。

采用新材料进行设计是实现反射阵天线高增益与波束快速扫描功能的合理方案；其中，液晶由于其具备介电各向异性，可由外加偏压改变其介电常数，因而可作为微波天线的调谐材料。但现有基于液晶材料设计的反射阵天线只能实现一维方向扫描，尚未能实现波束二维扫描，同时偏压加载电路过于复杂，实用价值有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种平面反射阵天线及其形成方法，以解决相关技术中反射阵天线只能实现一维方向扫描，同时偏压加载电路过于复杂，实用价值有限的问题。

为了达到上述目的，本发明实施例提供了一种平面反射阵天线及其形成方法。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种平面反射阵天线，其特征在于，包括：

N×N反射阵天线结构，所述N×N反射阵天线结构由反射阵天线单元采用均匀矩形排列方式构建形成；其中，所述反射阵天线单元包括第一基板和第一金属载板；所述第一基板包括依次重叠的第一层基板，第二层基板，第三层基板以及第四层基板；其中，所述第一层基板上设有矩形贴片谐振结构，所述第二层基板，所述第三层基板以及所述第四层基板连接构成液晶槽用于装载液晶，其中，所述第三层基板中间挖槽，置于所述第四层基板之上用于装载液晶，所述第二层基板覆盖所述第三层基板完成所述液晶的封装；所述第四层基板上设有液晶延迟线，所述第二层基板上设有矩形细槽的孔径面，用于将电磁波耦合到所述第四层基板并作用于所述液晶延迟线上；所述反射阵天线结构按所述反射阵天线单元的结构分层制造，包括：第二基板和第二金属载板，所述第二基板包括依次重叠的贴片层，槽缝层，液晶层以及延迟线层；

偏压加载模块，所述偏压加载模块设置在所述液晶延迟线的末端，通过所述偏压加载模块调节施加在所述第二层基板和所述第四层基板之间的液晶上的偏置电压实现对所述反射阵天线单元的反射相位的动态控制。

可选的，所述偏压加载模块调节施加在所述孔径面和所述液晶延迟线之间填充的液晶上的偏置电压。

可选的，所述偏压加载模块通过调节所述偏置电压的大小控制所述液晶的介电常数的变化，实现对所述反射阵天线单元的相位补偿。

可选的，通过所述反射阵天线单元的结构设计得到所述介电常数与移相补偿量关系曲线，由阵列理论计算得到反射阵天线平面的相位分布，并将所需相移量与相应介电常数进行对应。

可选的，所述液晶延迟线为螺旋线结构。

可选的，所述第一基板和所述第一金属载板之间设有空气层；所述第二基板和所述第二金属载板之间设有空气层。