[发明专利]基于可重组双功能层的宽带双圆极化反射阵天线和设备

说明书

本发明涉及无线通信系统电子器件领域，公开了一种基于可重组双功能层的宽带双圆极化反射阵天线和设备，天线包括X波段宽带双圆极化馈源和平面反射阵，双圆极化馈源放置于平面反射阵的焦平面附近，平面反射阵由两个功能层层叠的双圆极化相移表面组成，双圆极化相移表面包括左旋圆极化选择表面和右旋圆极化反射表面。本发明利用极化选择表面的极化选择特性以及圆极化旋转相位，在X波段实现了宽带双圆极化波束调控，对左旋相位和右旋相位同时独立调控，通过使用曲折线结构等单元小型化的处理方式，实现宽带的相移响应，保证了双圆极化反射阵天线最终的宽带特性，具备功能层可替换、易集成和低成本等优势，在卫星通信等领域具有重要应用前景。

技术领域

本发明属于无线通信系统电子器件领域，具体涉及一种基于可重组双功能层的宽带双圆极化反射阵天线和设备。

背景技术

反射阵天线在地球观测与卫星通信领域具有很大的应用价值，在这种应用环境下，一般采用圆极化来防止极化失配等情况并且能够提高传输码率。目前已有多种用于圆极化反射阵的无源单元设计，通过使用线极化或者圆极化入射，以及利用多谐振宽带单元可实现单圆极化反射的良好特性。平面反射阵天线因其平面化结构、轻便、低成本、低剖面和低损耗的优点，受到了越来越广泛的应用。基于不同频率、不同结构相移单元在反射阵上的亚波长排布，已经实现了多频多极化反射阵天线，然而实现同一频段内波束独立可控的双圆极化反射阵天线却较为少见。

现有的利用双功能层实现双圆极化反射阵天线分为两类，一类上层是线圆极化转换器，下层是线极化反射阵天线，其缺点是功能层较多、结构复杂、剖面高、带宽窄；另一类是采用圆极化选择表面和半波片反射单元，通过第一功能层的圆极化选择作用，实现两种圆极化的分离和独立控制，其缺点是单元难以小型化、剖面高、带宽窄。因此为了满足移动通信、卫星通信等应用对天线提出的高增益需求，需要对现有的圆极化反射阵天线加以改进。

发明内容

技术目的：为了解决上述技术问题，本发明提供了基于可重组双功能层的宽带双圆极化反射阵天线和电子设备，该天线能够在X波段实现对左旋相位和右旋相位的同时独立调控，即实现了宽带双圆极化波束独立可控，具有提供双圆极化、宽带、高增益、低轴比、圆极化波束独立可控、可替换功能层以调整波束等功能。

技术方案：为实现上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于可重组双功能层的宽带双圆极化反射阵天线，其特征在于：包括X波段宽带圆极化馈源和平面反射阵，平面反射阵包括由两个朝向X波段宽带圆极化馈源层叠设置的功能层组成的双圆极化相移表面，两个功能层包括左旋圆极化选择表面和右旋圆极化反射表面；

所述左旋圆极化选择表面用于对左旋圆极化波进行反射、调相和波束调控，并透射右旋圆极化波；右旋圆极化反射表面用于对右旋圆极化波进行反射、调相和波束调控；左旋圆极化选择表面包括多个呈周期性排布的X波段左旋圆极化选择单元，右旋圆极化反射表面包括多个呈周期性排布的X波段右旋圆极化反射单元。

作为优选，所述X波段左旋圆极化选择单元和X波段右旋圆极化反射单元均通过自身旋转改变反射相位；

对X波段左旋圆极化选择单元进行(180°/2ⁿ)旋转，获得(360°/2ⁿ)的反射相位，形成360°的左旋圆极化反射相位覆盖，获得离散化的n比特反射相位；

对X波段右旋圆极化选择单元进行(180°/2ⁿ)旋转，获得(360°/2ⁿ)的反射相位，形成360°的右旋圆极化反射相位覆盖，获得离散化的n比特反射相位。

作为优选，所述X波段左旋圆极化选择单元包括左旋圆极化第一金属层和左旋圆极化第二金属层；在左旋圆极化第一金属层和左旋圆极化第二金属层之间顺序设有左旋圆极化第一基片层、硬质泡沫层和左旋圆极化第二基片层；