[发明专利]一种采用锯齿形地板的微带反射阵列天线

说明书

本发明属于天线技术领域，具体涉及一种采用锯齿形地板的微带反射阵天线，工作在Ku波段，所述天线包括：馈源和微带反射阵列；其中，所述馈源为角锥喇叭天线；所述微带反射阵列包括上中下三层，依次为移相单元层、空气介质层和锯齿形金属地板；所述锯齿形金属地板包括一系列表面斜率不同的锯齿形地板单元结构。本发明巧妙的利用了锯齿形单元结构，将不同单元位置处入射电磁波反射回主波束方向，使反射阵天线的相位补偿更加准确，减小了反射阵天线的损耗；在不增加反射阵天线体积的情况下，从根本上解决了反射阵天线地板的镜面反射损耗问题，对低损耗反射阵天线的设计具有重要的借鉴意义。

技术领域

本发明属于天线技术领域，尤其涉及一种采用锯齿形地板的微带反射阵天线。

背景技术

随着雷达、卫星通信和深空探测技术的快速发展，对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和阵列天线，抛物面天线具有带宽宽、增益高的优点，然而其体积庞大，重量重，在高频波段对天线曲面制作精度要求高；相控阵天线采用移相器调节每个单元的辐射相位，从而实现波束扫描，但其馈电网络过于复杂，不仅增加了设计难度及加工成本，而且使得传输损耗变大，工作效率降低。

微带平面反射阵天线是一种基于微带天线技术发展起来的高增益天线，与传统的抛物面天线相比，在保持高增益的同时，平面反射阵天线加工制作简单，占用空间少；与相控阵天线相比，平面反射阵天线在能够实现波束赋形、波束扫描的同时，结构简单，加工成本低。

微带平面反射阵天线具有结构简单、高增益和低剖面的优点，然而在高频波段，其损耗变得不可忽视起来，其损耗主要包括以下几部分：反射阵单元与地板之间的介质损耗，反射阵单元辐射贴片的导体谐振损耗，反射阵表面波、爬行波损耗，地板的镜面反射损耗等。目前已有一些研究来降低反射阵天线的损耗，如采用低损耗介质基板或制作全金属反射阵天线来减小反射阵天线的介质损耗，采用等离子体或石墨烯等制成反射阵天线贴片来减小反射阵天线导体损耗，采用超材料结构来抑制反射阵表面波和爬行波等。针对反射阵地板镜面反射损耗问题，采用较大的焦径比可以在一定程度上减小反射阵天线地板镜面反射损耗，然而，一方面，采用较大焦径比会增加反射阵天线的体积，另一方面，其并未从根本上解决反射阵天线地板镜面反射损耗问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术微带反射阵天线存在损耗的技术缺陷，提出了一种采用锯齿形地板的微带反射阵天线。

为了实现上述目的，本发明提出了一种采用锯齿形地板的微带反射阵天线，工作在Ku波段，所述天线包括：馈源和微带反射阵列；其中，

所述馈源为角锥喇叭天线；

所述微带反射阵列包括上中下三层，依次为移相单元层、空气介质层和锯齿形金属地板；所述锯齿形金属地板包括一系列表面斜率不同的锯齿形地板单元结构。

作为上述装置的一种改进，所述移相单元层包括若干个内部结构相似，大小不同且等间隔排列的移相单元。

作为上述装置的一种改进，所述移相单元包括最外层的正方形环状的支撑环和同心设置于内侧的全金属双方环结构单元，在所述支撑环的两个对边中点设置一条金属条带。

作为上述装置的一种改进，所述全金属双方环结构单元的大小由需要补偿的相位确定；具体为：

根据下式计算中心频率处第i个全金属双方环结构单元需要补偿的相位φ_R(x_i,y_i)为：