[发明专利]一种基于镜像对称法的反射阵列天线单元

说明书

本发明公开一种基于镜像对称法的反射阵列天线单元，属于天线技术领域。高效反射阵列天线单元由第一金属片(1)、第一介质板(2)和第二金属片(3)组成。第一金属片(1)设置为四个尺寸完全相同的扇形结构(11)和一个开口圆环(12)组成不对称结构，具有变极化的特性，即入射波与反射波极化正交。第二金属片(3)呈方形，作为单元的反射金属板。第一介质板(2)选为Rogers5880，介电常数是2.2，损耗角的正切值是0.0009。本发明的工作频率为10.0GHz，单元的幅度具有稳定性，其平均反射幅度为‑0.2dB。本发明采用镜像对称法设计反射阵列单元结构，降低单元结构变化引起的非周期性影响，实现360°的反射相位覆盖，提高反射阵列效率。

技术领域

本发明属于天线领域，具体涉及一种基于镜像对称法的反射阵列天线单元。

背景技术

反射阵列天线是一种新型的高增益天线，它结合了反射面天线和微带阵列的优点，除了具有极低的剖面、轻巧和易于加工的结构、辐射效率高、成本低、无需复杂的馈电网络外，还可以单独控制反射阵列单元的相位，从而大大提高反射阵列辐射特性的灵活性。更重要的是，与透射阵列天线相比，反射阵列通常具有更简单的单元结构，并且反射阵列的馈源入射空间与辐射波束出射空间共享同一空间，大大提升了空间利用率。为了获得较高的效率，通常采用多个金属层和介质层堆叠的方式来设计反射阵列单元。除此之外，在单元介质层上打孔使金属层直接耦合、使用折叠天线构型、使用薄膜技术和超材料等方法也可以用来提升反射阵列天线单元的性能，但是反射阵列的单元结构变得更为复杂且不易加工，且成本较高。为了简化单元结构和提升反射阵列效率，本发明提出了一种基于镜像对称法的反射阵列天线单元，其通过镜像对称的方法改变单元金属贴片尺寸使单元实现360°连续相位变化，改善单元尺寸变化引起的非周期性，降低单元结构的复杂度，提高单元性能，从而提高反射阵列的效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于镜像对称法的反射阵列天线单元。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于镜像对称法的反射阵列天线单元，该天线单元自上至下包括：第一金属片(1)、第一介质板(2)、第二金属片(3)；所提出的反射阵列天线单元是平面结构，且沿xoy水平放置；

进一步，所述基于镜像对称法的反射阵列天线单元的第一金属片(1)和第二金属片(3)分别在第一介质板(2)的上下两侧；所述第一金属片(1)设置为四个扇形结构(11)和一个圆环开口结构(12)组成的不对称结构；所述四个扇形结构(11)尺寸相同且沿着z轴旋转对称分布，圆环开口结构(12)沿四个扇形结构的周向串接四个扇形结构，圆环开口结构(12)的左上角设置一个矩形开口(13)，且矩形开口(13)位于左上角的两个相邻扇形之间；所述第二金属片(3)与第一介质板(2)在xoy面上尺寸相同；

进一步，所述基于镜像对称法的反射阵列天线单元的第一介质板(2)设置为Rogers 5880，介电常数是2.2，损耗角的正切值是0.0009，所述第一介质板(2)的厚度为3.175mm；

进一步，所述基于镜像对称法的反射阵列天线单元具有变极化的特性，当入射波的极化方向沿x方向时，反射波的极化方向沿y方向；当入射波的极化方向沿y方向时，反射波的极化方向沿x方向；入射波与反射波极化正交，实现极化隔离；

进一步，所述基于镜像对称法的反射阵列天线单元通过改变第一金属片(1)长度和矩形开口(13)宽度，实现反射波相位和幅度的改变，实现0°～180°相位连续变化；

进一步，所述基于镜像对称法的反射阵列天线单元经过镜像对称后做相同的尺寸变化实现180°～360°相位连续变化；

进一步，所述基于镜像对称法的反射阵列天线单元的工作频点为10.0GHz，单元的幅度具有稳定性，其平均反射幅度为-0.2dB；通过改善单元尺寸变化过程中的非周期性，提高单元相位覆盖能力，降低单元结构的复杂度，从而提高反射阵列天线的效率。