[发明专利]一种用于实现多波束圆极化的反射阵列天线

说明书

本发明属于天线技术领域，具体地说，涉及一种用于实现多波束圆极化的反射阵列天线，该反射阵列天线包括：圆极化反射阵列和馈源；所述馈源为放置于圆极化反射阵列的焦平面上的喇叭馈源；该喇叭馈源位于圆极化反射阵列之上；所述圆极化反射阵列包括：多个在二维平面规则排列的反射型超单元；每个反射型超单元由若干种沿圆周分布的基本单元构成；同一种基本单元用于同一波束的合成，解决了传统单层多波束天线设计中谐振单元之间的互耦难以计算，从而阵列设计需要同时考虑多个变量的复杂作用导致阵列设计繁琐耗时的问题。

技术领域

本发明属于天线技术领域，具体地说，涉及一种用于实现多波束圆极化的反射阵列天线。

背景技术

反射阵列天线具有高增益、质量轻、易于加工、代价小等诸多优点，在卫星通信领域具有广泛的应用前景。随着可用频带资源日益紧张，但对通信速度的需求仍与日俱增，多波束圆极化反射阵列天线成为了高通量卫星的重要解决方案之一。多波束圆极化反射阵列天线具有多个可以独立调控的窄波束，同一口径内实现的多个波束的频率或极化不同从而相互独立，多波束反射阵列天线应用于通信卫星时，采用多点波束天线技术结合频率复用方案，通过空间隔离，可实现频率复用和极化复用，即照射在相邻区域的多波束频率或极化不同，照射在不相邻区域的波束，可以工作在同频率同极化，从而节约了卫星的带宽成本。

传统的多波束反射阵列天线可分为单层设计和多层设计两种；其中，多层设计的多波束反射阵列天线加工难度大、结构不稳定且存在遮挡问题，为解决遮挡问题引入的大排列间距又制约了工作频率。单层设计的多波束反射阵列天线通常采用多谐振的单元实现多个波束，即在一个基本单元内引入多个谐振结构，为了避免栅瓣，单元间距不能太大，而在有限的单元面积内多个谐振结构难免相互耦合，且耦合难以计算，增加了阵列设计的复杂程度。另有一种通过阵列综合方法实现同时多波束的反射阵列天线，即在同一频率同一极化下通过调整相位排布同时实现多个波束，由于多个波束频率、极化都相同，这种多波束反射阵无法应用于频率复用方案。

发明内容

为解决现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种用于实现多波束圆极化的反射阵列天线，特别是涉及一种分别在3个频带实现3个独立波束的圆极化反射阵列天线，解决现有单层多波束反射阵列天线设计采用的多谐振单元的耦合问题，实现多个波束的独立设计；每个超单元由3个顶点相对、按照正三角形晶格紧密排布的正六边形基本单元构成，每个基本单元可实现一个波束，相邻基本单元的工作频率不同、波束形成相互独立。本发明解决了传统单层多波束天线设计中谐振单元之间的互耦难以计算，从而阵列设计需要同时考虑多个变量的复杂作用导致阵列设计繁琐耗时的问题。

本发明提供了一种用于实现多波束圆极化的反射阵列天线，该反射阵列天线包括：圆极化反射阵列和馈源；所述馈源为放置于圆极化反射阵列的焦平面上的喇叭馈源；该喇叭馈源位于圆极化反射阵列之上；

所述圆极化反射阵列包括：多个在二维平面规则排列的反射型超单元；每个反射型超单元由若干种沿圆周分布的基本单元构成；同一种基本单元用于同一波束的合成。

作为上述技术方案的改进之一，所述反射型超单元包括：三种正六边形的基本单元，其具体包括：第一基本单元、第二基本单元和第三基本单元；

每个反射型超单元内，第一基本单元、第二基本单元和第三基本单元呈顶点相对、沿圆周以120°间隔排列；

整个圆极化反射阵列内，所有反射型超单元按照正三角形晶格紧密排布，使得基本单元呈现蜂窝网格式布局；每种基本单元根据阵列不同位置所需的补偿相位进行不同角度的旋转。

作为上述技术方案的改进之一，所述第一基本单元、第二基本单元和第三基本单元中，每种基本单元均具有反射相位，并对其进行计算：