[发明专利]介质埋藏型宽带高功率微波空间波束可扫反射阵列天线

权利要求书

1.一种介质埋藏型宽带高功率微波空间波束可扫反射阵列天线，其特征在于介质埋藏型宽带高功率微波空间波束可扫反射阵列天线由馈源天线(1)和反射阵列天线组成；反射阵列天线由M×N个天线单元按照方形阵列布局，M为阵列的行数，N为阵列的列数，以周期间隔P排列而成，天线单元由介质埋藏单元(2)和金属反射板(3)组成；馈源天线(1)由馈电波导(11)和发射天线(12)组成，通过馈电波导(11)固定在空中；从馈电波导(11)的顶部输入圆极化微波，并通过发射天线(12)将微波定向发射至反射阵列天线表面；以反射阵列天线中心点O建立笛卡尔坐标系，令馈源天线(1)的相位中心位于坐标系上的位置为(x₀,y₀,z₀)；馈源天线(1)的最大辐射方向指向反射阵列天线的中心坐标原点O，与反射阵列天线中心点距离为r₀，与z轴的夹角为θ₀，反射波束与z轴的夹角为θ_b；馈源天线(1)的最大辐射方向与y轴的夹角为反射波束与y轴的夹角为

天线单元由介质埋藏单元(2)和金属反射板(3)组成，共同实现对宽频带内的圆极化入射波到圆极化反射波的极化转换，通过介质埋藏单元(2)的旋转实现对圆极化反射波的相位调节；介质埋藏单元(2)由第一介质圆柱(22)、金属单元(21)、第二介质圆柱(23)组成；第一介质圆柱(22)采用固态介质材料制作；第一介质圆柱(22)半径为R2，高为h1，内部埋藏有金属单元(21)且金属单元(21)与第一介质圆柱(22)同轴；金属单元(21)的中心点A与第一介质圆柱(22)的圆心沿z方向对齐；金属单元(21)的底边距离第一介质圆柱(22)的底端为hs，用于调节金属单元(21)与金属反射板(3)之间的耦合量；第一介质圆柱(22)的底部连接有第二介质圆柱(23)，第二介质圆柱(23)与第一介质圆柱(22)材料相同，半径为R4，高度为h3，第二介质圆柱(23)穿过金属反射板(3)，将介质埋藏单元(2)固定在金属反射板(3)上；

金属反射板(3)为矩形体，长和宽均等于P，厚度为h2，中心点开有半径为R4的金属通孔(31)，第二介质圆柱(23)从顶部垂直插入金属通孔(31)中，使得第一介质圆柱(22)的底面与金属反射板(3)的顶部紧密贴合，组成天线单元；第二介质圆柱(23)伸出金属反射板(3)的长度为h3-h2，伸出部分用于与步进电机相连接，通过外部控制系统控制步进电机旋转从而驱动天线单元旋转，实现对入射电磁波的反射相位的调控；

金属单元(21)由四个部分组成：第一部分是宽度为w2的两段对称圆弧(211)，它们的半径为R1，厚度为h5；第二部分是位于对称圆弧(211)末端并与之相连的四个圆柱形匹配枝节(212)，其半径为R3，厚度为h4；第三部分是处于金属单元中间的矩形匹配结构(213)，它的长度为w1，宽度为w3，厚度等于对称圆弧(211)的厚度h5；第四部分是连接矩形匹配结构(213)和对称圆弧(211)的金属连接线(214)，其长度为L1，宽度等于w2；金属单元(21)从俯视图看整体呈“王”字形，功能是实现圆极化转换；对称圆弧(211)、矩形匹配结构(213)、金属连接线(214)共同产生金属单元(21)在y方向垂直极化波的第一个谐振频点，末端的四个圆柱形匹配枝节(212)产生第二个谐振频点，双谐振点增加了金属单元(21)对于入射电磁波的透射能力，使金属单元(21)在超过40％的带宽内透过y方向的垂直极化波，反射x方向的水平极化波。

2.如权利要求1所述的介质埋藏型宽带高功率微波空间波束可扫反射阵列天线，其特征在于所述馈源天线(1)采用多模圆锥喇叭天线或E面与H面方向图在-10dB波瓣宽度内差异小于1dB的喇叭天线。

3.如权利要求1所述的介质埋藏型宽带高功率微波空间波束可扫反射阵列天线，其特征在于所述从馈电波导(11)的顶部输入的圆极化微波功率大于100MW。

4.如权利要求1所述的介质埋藏型宽带高功率微波空间波束可扫反射阵列天线，其特征在于所述第一介质圆柱(22)采用的固态介质材料要求相对介电常数大于3.8，击穿阈值≥5MV/m，正切损耗为小于等于10^-3量级。