[发明专利]基于单层回形针型单元结构的宽带反射阵列天线

说明书

本发明公开了一种基于单层回形针型单元结构的宽带反射阵列天线，包括角锥喇叭天线以及反射阵列，反射阵列包括若干个反射单元，每个反射单元包括金属贴片、介质基板和金属接地板，金属贴片印制在介质基板的上表面，介质基板底部设置金属接地板；金属贴片为带有内嵌式倒L型金属臂的回形针型结构，倒L型金属臂与矩形贴片两侧内边缘之间预留一定宽度。本发明每个反射单元矩形贴片的外尺寸保持不变，其相位可以实现超过360°的线性变化，由反射单元构成的平面反射阵列天线可以实现增益带宽以及口径效率的显著提高，且在工作频段内呈现稳定良好的辐射特性。

技术领域

本发明属于反射阵列天线技术领域，特别是一种基于单层回形针型单元结构的宽带反射阵列天线。

背景技术

随着雷达目标检测、卫星远程通信以及深空探索等技术的飞速发展，高增益天线在现代通信领域中的作用愈发重要。与传统的高增益天线相比，平面反射阵列天线由于其结构简单且易于加工，无需设计复杂的馈电网络，可实现灵活的广角电子波束扫描等优势，具有十分广阔的发展前景。但是平面反射阵列天线存在一个显著缺点，就是其窄带宽特性。因此，如何拓宽平面反射阵列天线的带宽成为了一项极具研究价值和发展前景的课题，愈来愈多的致力于提高反射阵列带宽性能的单元结构被提出，例如文献“Broadbandreflectarray composed of gap coupled elements with linear phase response”中提出了一种间隙耦合单元，文献“A broadband KU-band microstrip reflectarray antennausing single-layer fractal elements”中提出了一种分形单元，文献“A single-layerbroadband reflectarray antenna by using quasi-spiral phase delay line”中提出了一种准螺旋相位延迟线单元结构等。

但是目前已有的多数设计需附加额外的空气层以实现平缓的相位变化，增大了反射阵列的体积。同时，为了在一个360°的相位变化周期内实现反射相位补偿，相邻阵元之间有可能存在尺寸突变。由于单元仿真时采用周期性边界条件，默认周围单元结构尺寸一致，这种尺寸突变会导致单元相位补偿值产生误差，从而影响平面反射阵列天线的性能。文献“A Broadband Reflectarray Antenna Using Single-Layer Rectangular PatchesEmbedded With Inverted L-Shaped Slots”提出了一种矩形贴片内嵌倒L形槽的单元结构，可避免相邻单元间的相位突变问题，但是其相位范围不足360°，同时宽带性能以及口径效率都有待提高。综上所述，目前已有的宽带反射单元设计方法难以满足现有的应用需求。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种能够解决单元间尺寸突变问题的单元结构，同时宽带性能和口径效率显著提高的宽带反射阵列天线。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于单层回形针型单元结构的宽带反射阵列天线，包括作为馈源的角锥喇叭天线和反射阵列，反射阵列包括若干个反射单元，反射单元为亚波长结构；

每个反射单元包括金属贴片、介质基板和金属接地板，金属贴片印制在介质基板的上表面，介质基板底部设置金属接地板；