一种采用双谐振相移单元的宽带反射阵天线制造技术

本发明专利技术公开了一种采用双谐振相移单元的宽带反射阵天线，首先提出一种新型双谐振近似线性相位响应的反射阵天线相移单元，并利用该单元设计了一种毫米波宽带反射阵天线。反射阵天线主要包含两个部分：作为馈源的角锥喇叭天线和包含多个相移单元的反射阵面。喇叭天线波束对反射阵面进行一个偏馈特定角度的照射，反射阵面将波束聚焦到仰角为的方向。根据本发明专利技术所公开的反射阵天线具有宽带和高增益特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种采用双谐振相移单元的宽带反射阵天线，属于天线

技术介绍
随着卫星通信、微波通信和航空航天技术的发展，高增益天线越来越受到重视。在高增益天线领域，反射阵天线具有抛物面天线和相控阵天线的优点，具体来说，具有以下优点：平面结构、易加工、高辐射效率和低损耗。但是常规的反射阵天线具有增益带宽的狭窄的缺陷，一般来说在10％之内，限制了其在毫米波频段的发展。参考文献[1]Q.YLi,Y.-C.Jiao,andG.Zhao,“Anovelmicrostriprectangularpatch/ring-combinationreflectarrayelementanditsapplication,”IEEEAntennasWirelessPropag.Lett.,vol.8,pp.1119–1122,2009.[2]M.E.Bialkowski,K.H.Sayidmarie,andH.Khalil,“Investigationsintophasecharacteristicsofasingle-layerreflectarrayemployingpatchorelementsofvariablesize,”IEEETrans.AntennasPropag.,vol.56,no.11,pp.3366–3372,Nov.2008.
技术实现思路
专利技术目的：为了实现反射阵天线的宽带特性，并实现较高的增益、良好的方r>向图；本专利技术提供了一种新型的双谐振反射阵天线相移单元，并利用其设计了一种工作于Q波段的宽带反射阵天线。技术方案：一种采用双谐振相移单元的宽带反射阵天线，包括一个作为馈源的角锥喇叭天线和576个双谐振相移单元组成的反射阵列，反射阵列包括3层，分别为：基板、空气层、接地板；每个双谐振相移单元上设有贴片，贴片由两部分组成，内部的正方形贴片与外部的正方形环状贴片；所述正方形环状贴片的环宽度保持不变，正方形贴片和正方形环状贴片尺寸的变化能够实现反射波相位的变化，且在较宽的频段上相移曲线能够保持较好的线性。根据馈源角锥喇叭天线的入射波在反射阵表面的相位分布，可得到各个双谐振相移单元贴片的大小，从而设计出反射阵。角锥喇叭天线对反射阵面进行偏馈20°(θ＝20°,)的照射，反射阵面将波束聚焦到仰角20°(θ＝20°,)的方向。角锥喇叭天线的相位中心到反射阵面的垂直距离为82.3mm；不包括接地板，整个反射阵列的尺寸为72mm*72mm*1.508mm。有益效果：与现有天线相比，本专利技术提供的采用双谐振相移单元的宽带反射阵天线，具有如下优点：1)带宽展宽，1dB相对增益带宽达39％以上。2)增益较高，达27.9dBi。3)方向图良好，在Q波段内，H面的第一副瓣电平小于-21dB，E面的第一副瓣电平小于-18dB。4)辐射特性在Q波段内稳定性好。附图说明图1为本专利技术实施例的结构示意图；图2为双谐振相移单元的结构示意图；图3为图2的侧视图；图4为反射阵单元的相移曲线与参考文献[1]、[2]中提出的宽带反射阵单元的比较；图5为在频率42GHz的E面方向图；图6为在频率45GHz的E面方向图；图7为在频率49GHz的E面方向图；图8为在频率42GHz的H面方向图；图9为在频率45GHz的H面方向图；图10为在频率49GHz的H面方向图；图11为反射阵天线的增益曲线。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。如图1所示，采用双谐振相移单元的宽带反射阵天线，包括一个作为馈源的角锥喇叭天线1和576个双谐振相移单元组成的反射阵列，其中反射阵天线有3层，分别为：基板2、空气层3、接地板4，其中基板2采用RogersRT5880。角锥喇叭天线1对反射阵面进行偏馈20°(θ＝20°,)的照射，反射阵面将波束聚焦到仰角20°(θ＝20°,)的方向。其中θ为俯仰角，,为方位角。角锥喇叭天线1的相位中心到反射阵面的垂直距离为82.3mm；不包括接地板4，整个反射阵列的尺寸为72mm*72mm*1.508mm。反射阵列为由24行双谐振相移单元，每行24列双谐振相移单元组成阵列。如图2所示，每个双谐振相移单元面上设有贴片5，贴片5由内侧的正方形贴片50与外侧的正方形环状贴片51组成，正方形贴片50与方形环状贴片51有45°的角度差。正方形环状贴片51的环宽度保持不变，正方形贴片50和正方形环状贴片51尺寸的变化能够实现反射波相位的变化，且在较宽的频段上相移曲线能够保持较好的线性。每个双谐振相移单元的边长为p＝3mm，正方形环状贴片51环宽度为wR＝0.1mm，lR与lS的表达关系为lS＝0.5lR-wR。如图3所示，为本专利技术提出的新型双谐振相移单元的侧视图，RogersRT5880基板的厚度为h1＝0.508mm，空气层的厚度为h2＝1mm。当lR从0.8mm变化至3.0mm，双谐振相移单元相应的相位响应曲线如图4所示。根据馈源角锥喇叭天线1的入射波在反射阵表面的相位分布，结合图4可得到各个单元贴片的大小，从而设计出反射阵。图5至图10给出了天线的辐射方向图，可以看出天线的波束指向目标方向θ＝20°,且指向稳定，在Q波段内，H面的第一副瓣电平小于-21dB，E面的第一副瓣电平小于-18dB。图11给出了该反射阵天线的增益曲线，可以看出，天线在45GHz时达到最大增益27.9dBi，1dB增益带宽的范围为39.5至57.4GHz相对带宽为39.7％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用双谐振相移单元的宽带反射阵天线，其特征在于：包括一个作为馈源的角锥喇叭天线和576个双谐振相移单元组成的反射阵列，反射阵列包括3层，分别为：基板、空气层、接地板；每个双谐振相移单元上设有贴片，贴片由两部分组成，内部的正方形贴片与外部的正方形环状贴片；所述正方形环状贴片的环宽度保持不变，正方形贴片和正方形环状贴片尺寸的变化能够实现反射波相位的变化。

【技术特征摘要】
1.一种采用双谐振相移单元的宽带反射阵天线，其特征在于：包括一个作
为馈源的角锥喇叭天线和576个双谐振相移单元组成的反射阵列，反射阵列包括
3层，分别为：基板、空气层、接地板；每个双谐振相移单元上设有贴片，贴片
由两部分组成，内部的正方形贴片与外部的正方形环状贴片；所述正方形环状贴
片的环宽度保持不变，正方形贴片和正方形环状贴片尺寸的变化能够实现反射波
相位的变化。
2.如权利要求1所述的采用双谐振相移单元的宽带反射阵天线，其特征在
于：根据馈源...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海明，夏晓岳，余晨，无奇，洪伟，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32