[发明专利]一种高度可调节的可重构反射阵天线结构及设计方法

权利要求书

1.一种高度可调节的可重构反射阵天线结构，它包括阵面(2)，其特征在于：所述阵面(2)由一个以上的辐射单元(9)组成；每个辐射单元(9)通过支撑杆(3)与步进电机(8)的丝杆(4)连接；步进电机(8)固定在支撑结构(7)内。

2.根据权利要求1所述的一种高度可调节的可重构反射阵天线结构，其特征在于：步进电机(8)的控制端与相位控制板(11)连接；相位控制板(11)与上位机(12)连接。

3.根据权利要求1所述的一种高度可调节的可重构反射阵天线结构，其特征在于：辐射单元(9)包括铜板及玻璃纤维环氧树脂，铜板覆盖在玻璃纤维环氧树脂上。

4.如权利要求1所述的一种高度可调节的可重构反射阵天线结构的设计方法，它包括：

步骤1、设计可重构反射阵列天线的辐射单元；

步骤2、将辐射单元在Hfss中仿真，利用主从边界条件和Floquet端口仿真单元结构得到反射幅度与相位曲线；

步骤3、确定反射阵天线焦距与口径的比值；

步骤4、在Matlab中计算得到天线阵列的相位分布；

步骤5、利用Hfss脚本接口和Matlab脚本工具生成可重构反射阵。

5.根据权利要求1所述的一种一种高度可调节的可重构反射阵天线结构的设计方法，其特征在于：它还包括：

步骤6、通过Hfss仿真得波束方向图和带宽增益图。

6.根据权利要求4所述的一种一种高度可调节的可重构反射阵天线结构的设计方法，其特征在于：步骤1所述设计可重构反射阵列天线的辐射单元的方法为：采用全反射及无谐振结构的辐射方形单元结构，大小为L*L＝10mm*10mm的结构单元作为辐射单元；仿真频率为15GHz，则L*L＝10mm*10mm满足半波长结构，根据公式计算得到主波束可以完成正负50°的方向图偏转；下方的玻璃纤维环氧树脂大小也为L*L(10mm*10mm),形成无谐振结构的全反射辐射单元；辐射单元的结构尺寸为：

间距公式如下：

式中：d表示反射单元的间距，λ表示对应频率对应的波长，θ₀为馈源到辐射单元的入射角或反射阵主波束偏转角度。

7.根据权利要求4所述的一种一种高度可调节的可重构反射阵天线结构的设计方法，其特征在于：步骤2所述得到反射幅度与相位曲线的方法为：将辐射单元在Hfss中仿真，利用主从边界条件和Floquet端口仿真单元结构得到反射幅度与相位曲线；相位曲线的优劣通过相位灵敏度来判断，即

8.根据权利要求4所述的一种一种高度可调节的可重构反射阵天线结构的设计方法，其特征在于：步骤3所述确定反射阵天线焦距与口径的比值的方法为：焦径比定义为反射阵天线焦距与口径的比值，即焦径比为F/D；焦径比为F/D＝1。

9.根据权利要求4所述的一种一种高度可调节的可重构反射阵天线结构的设计方法，其特征在于：步骤4所述在Matlab中计算得到天线阵列的相位分布的方法为：

相位公式为：

Θ＝k₀(d_i-(x_icosα+y_isinα)sinβ))

式中：Θ为每个位置需要的补偿相位，k₀＝2π/λ表示真空中的波束，λ表示对应频率的波长，d_i表示阵列的每一个单元位置到馈源的距离；(α,β)表示波束的任意指向角度；根据相位曲线和相位量化公式进行相位量化，量化公式如下：

式中θ₂为量化相位，“1“代表180°相位，“0”代表0°相位。