[发明专利]全极化可重构平面反射阵天线技术的设计方法

权利要求书

1.全极化可重构平面反射阵天线技术的设计方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、单元结构设计，选取带有两个可独立控制的PIN二极管的方形贴片做反射面天线单元；

步骤二、以2×2个单元为一个子阵，子阵中单元按照0°、90°、180°和270°连续旋转排布，可重构反射面天线由8×8个子阵组成，即16×16个单元组成；

步骤三、令馈源位置为馈源极化方向为φ＝45°；

步骤四、因入射波的极化方向为φ＝45°方向，所以对于每个单元来说入射波沿x轴方向和y轴方向的电场分量是等幅同相的。通过控制两个方向二极管开关状态可以独立地控制x和y方向的反射波；

步骤五、用三维电磁仿真软件对可重构反射阵列天线进行仿真，得出仿真结果，并通过式(1)计算得出天线效率。

其中G为天线最大增益，A为天线孔径，λ为波长。

2.根据权利要求1所述的全极化可重构平面反射阵天线技术的设计方法，其特征在于：所述步骤一中反射面天线单元结构为最上层是金属方形贴片和PIN二极管，第一层介质基板采用Taconic TLX-8，下层为金属板接地，与连接最上层贴片中心的金属过孔相连，中间两层为FR-4，中间金属为扇形枝节直流偏置电路，最后一层介质基板与中间两层介质基板一致，为直流电路布线提供足够空间。

3.根据权利要求1所述的全极化可重构平面反射阵天线技术的设计方法，其特征在于：所述步骤二中以连续旋转排列的2×2子阵构成16×16的阵列，可重构平面反射阵天线结构尺寸为160mm×160mm。

4.根据权利要求1所述的全极化可重构平面反射阵天线技术的设计方法，其特征在于：所述步骤四中对阵列中每一个单元进行相位补偿是平面反射阵天线波束形成的关键，单元的相位补偿包括馈源相位中心到单元中心处的路程差产生的相位差以及波束指向产生的相位差。

5.根据权利要求1所述的全极化可重构平面反射阵天线技术的设计方法，其特征在于：所述步骤四中每个单元的相位补偿通过(2)式计算出

其中k₀为自由空间波数，r_fmn为馈源相位中心到单元中心的距离，为单元位置，为波束指向，φ_Γ为单元反射相位。

6.根据权利要求5所述的全极化可重构平面反射阵天线技术的设计方法，其特征在于：所述步骤四中根据电磁波极化原理，等幅正交的两个电场通过改变两电场相位差来实现不同的极化方式，在此，令x方向的相位不变如式(2)，只改变y方向的相位。当实现+45°LP时，y方向相位与x方向一致，由式(3)表示；当实现-45°LP时，将y方向相位在x方向相位基础上加减π，由式(4)表示，当实现RHCP和LHCP，y方向相位分别有式(5)和式(6)表示。

φ_mny＝φ_mnx (3)

然后将单元的相位补偿值进行1bit量化，当补偿相位落在[-90°,90°]范围内则量化为0°，即PIN二极管导通，编码为“1”，当补偿相位落在[-180°,-90°)或(90°,180°]范围内则量化为180°，即PIN二极管截止，编码为“0”。

7.根据权利要求1所述的全极化可重构平面反射阵天线技术的设计方法，其特征在于：所述步骤五中的仿真结果可得出可重构反射阵天线扫描效果好，波束指向准确，反射波旁瓣电平低，极化纯度高。