[发明专利]毫米波宽波束DRA、宽角波束扫描相控阵及其设计方法

权利要求书

1.一种毫米波宽波束DRA的设计方法，其特征在于，所述DRA由DR和位于DR正下方的微带耦合缝隙组成，所述方法包括：

DR初始尺寸设计步骤：以TE₁₁₂模式的谐振频率靠近给定的工作频率f₀为目标，确定DR的初始尺寸；

缝隙初始尺寸设计步骤：以缝隙模式的谐振频率靠近给定的工作频率f₀为目标，确定缝隙的初始尺寸；

尺寸调节步骤：以TE₁₁₂模式的谐振频率靠近缝隙模式的谐振频率为目标，调节缝隙的尺寸或/和DR的尺寸以实现宽波束特性。

2.根据权利要求1所述的毫米波宽波束DRA的设计方法，其特征在于，所述DR初始尺寸设计步骤具体包括：设计一个断面为方形的DR，DR的初始边长a和高度h均设置为0.27λ₀，其中λ0表示f₀处电磁波在真空中的波长。

3.根据权利要求1所述的毫米波宽波束DRA的设计方法，其特征在于，所述缝隙初始尺寸设计步骤具体包括：在介质基板的顶部地板上设计一个位于所述DR正下方的缝隙，缝隙的长度的初始尺寸被设置为l_s＝0.5λ_g1，缝隙的宽度的初始尺寸被设置为w_s＝0.05λ_g1，其中λ_g1表示f₀处电磁波在DR中的波长。

4.根据权利要求1所述的毫米波宽波束DRA的设计方法，其特征在于，所述尺寸调节步骤具体包括：观察DR内场在工作频率f₀处的分布是否呈现出类似于TE₁₁₂模式的环形场，越接近环形场则判定TE₁₁₂模式的谐振频率越靠近缝隙模式的谐振频率。

5.根据权利要求3所述的毫米波宽波束DRA的设计方法，其特征在于，所述方法还包括：在介质基板的底部设计阶梯型的微带线；

所述尺寸调节步骤还包括：调节微带线的尺寸以实现阻抗匹配。

6.一种毫米波宽波束DRA，其特征在于，基于权利要求1-5任一项所述方法设计得到。

7.一种宽角波束扫描相控阵的设计方法，其特征在于，包括：

基于权利要求1-6任一项所述方法设计得到DRA，将多个设计得到的DRA按照预设间隔距离呈一字型等间距排开形成线性相控阵；

以TE₁₁₂模式的谐振频率靠近缝隙模式的谐振频率为目标，对DRA的间隔、DR尺寸、缝隙尺寸进行微调以实现宽角波束扫描特性。

8.根据权利要求7所述的宽角波束扫描相控阵的设计方法，其特征在于，预设间隔距离是0.47λ₀，λ₀表示f₀处电磁波在真空中的波长。

9.根据权利要求7所述的宽角波束扫描相控阵的设计方法，其特征在于，

所述线性相控阵具体为H面相控阵，所述缝隙的长度方向平行于多个DRA的排布方向，微带线整体呈“I”字形垂直于所述缝隙，所述微带线自介质基板的与所述缝隙平行的侧边以宽度w₁沿所述缝隙的中垂线的投影延伸长度l₁之后宽度缩小到w₂，并以宽度w₂沿原来的延伸方向继续延伸至越过微带线的长度为l₂；

或者所述线性相控阵具体为E面相控阵，所述缝隙的长度方向垂直于多个DRA的排布方向，微带线整体呈“7”字形，所述微带线自介质基板的与所述缝隙垂直的侧边偏离所述缝隙的位置以宽度w₁沿与所述缝隙的长度方向平行的方向延伸长度l₁之后宽度缩小到w₂，并以宽度w₂沿沿原来的延伸方向继续延伸至所述缝隙的中垂线的投影位置后转向90°沿所述缝隙的中垂线的投影延伸至越过微带线的长度为l₂。

10.一种宽角波束扫描相控阵，其特征在于，基于权利要求7-9任一项所述方法设计得到。