[发明专利]一种基于开口方环的可重构超表面电扫阵列天线

说明书

本发明公开了一种基于开口方环的可重构超表面电扫阵列天线，属于阵列天线技术领域。其包括馈源和阵列天线组件，阵列天线组件包括多个数字辐射单元，数字辐射单元包括介质层和辐射层，辐射层内具有由辐射贴片构成的开口方环辐射结构，且辐射贴片上设置有电开关，介质层内设有用于控制电开关通断的直流偏置电路。本发明阵列天线利用数字控制器件调节电磁表面每个数字辐射单元的反射相位或者反射相位，并采用喇叭馈源从空间照射整个表面，通过数字控制的方式调节表面每个单元的相位，从而获得高增益聚焦的动态扫描波束、捷变波束或者多波束。

技术领域

本发明涉及阵列天线技术领域，尤其涉及一种基于开口方环的可重构超表面电扫阵列天线。

背景技术

目前，具有高增益波束扫描特性的波束可重构阵列天线在各个领域得到了广泛应用。现有的高增益波束扫描天线主要有机械旋转抛物面天线和电扫相控阵天线两大类。

其中，旋转抛物面天线具有结构简单、成本低、效率高等优点，但其外形为特殊的曲面、体积庞大、重量沉且波束扫描速度慢、伺服系统要求高。电扫相控阵天线可以较好地克服上述不足，其具有扫描速度快、性能更加灵活的优点，平面或共形结构也更有利于与载体保持共形。

但是，电扫相控阵天线的馈电网络设计较为复杂，尤其当天线口径增大时，馈电损耗较高，天线的辐射效率较低，可实现的增益受限。虽然在单元中引入固态收发组件可以减小馈电损耗，但系统的成本、重量将大幅提高，这些都限制了电扫相控阵天线的大规模应用。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种基于开口方环的可重构超表面电扫阵列天线，具有馈电损耗小、波束扫描速度快、成本低的特点。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

一种基于开口方环的可重构超表面电扫阵列天线，包括馈源和阵列天线组件，所述馈源用于为阵列天线组件提供空间照射源并接收阵列天线组件的反射电磁波；所述阵列天线组件包括多个数字辐射单元，所述数字辐射单元包括介质层和辐射层，所述辐射层内具有由辐射贴片构成的开口方环辐射结构，且辐射贴片上设置有电开关，所述介质层内设有用于控制电开关通断的直流偏置电路。

进一步的，所述开口方环辐射结构包括最外圈的第一开口方环、中间圈的第二开口方环和最内圈的开口十字方环，各圈环的开口均为两个且分别位于顶部中央和底部中央；第一开口方环上设有2个电开关，第二开口方环和开口十字方环上均设有6个电开关，其中，第一开口方环、第二开口方环和开口十字方环的左右侧边的中央分别设有一个第一电开关，开口十字方环的两个上分段的中央及两个下分段的中央分别设有一个第二电开关，第二开口方环的左右两侧边在与第二电开关相平齐的位置处各设有一个第三电开关。

进一步的，所述电开关为PIN二极管开关或MEMS开关。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

1、本发明阵列天线利用数字控制器件调节电磁表面每个数字辐射单元的反射相位或者反射相位，并采用喇叭馈源从空间照射整个表面，通过数字控制的方式调节表面每个单元的相位，从而获得高增益聚焦的动态扫描波束、捷变波束或者多波束。

2、本发明具有馈电损耗小、波束扫描速度快、阵列规模拓展性强、结构简单、剖面低、重量轻、易共形、成本低的优点。

附图说明

图1是本发明实施例中阵列天线的整体结构示意图。

图2是本发明实施例中阵列天线的结构框图。

图3是本发明实施例中双圆环辐射结构的结构示意图。

图中：1、馈源，2、阵列天线组件，3、数字辐射单元，31、辐射贴片，32、电开关。

具体实施方式