一种平面反射阵列天线制造技术

本发明专利技术公开一种相位补偿范围更大的宽频带平面反射阵列天线。采用的技术方案包括：馈源、导电平面反射阵面，所述馈源用于发射或接收电磁波，所述导电平面反射阵面用于将馈源发出的电磁波散射成平面波，或者接收平面波并汇聚到所述馈源上,所述导电平面反射阵面上阵列分布若干反射单元，所述反射单元包括相位孔、四根分布在所述相位孔上的枝干，其特征在于：所述枝干单侧延伸出有方向相同的枝条，且所述枝条靠近所述相位孔边沿方向延伸，与其边沿形成有缝隙，用于调整控制相位补偿和工作频率。

【技术实现步骤摘要】
一种平面反射阵列天线
本专利技术涉及一种平面反射阵列天线。
技术介绍
随着通信技术的发展，高增益天线的应用越来越广泛，尤其是在雷达、卫星通信等应用中。平面反射阵天线作为一种新兴的高增益天线，与抛物面天线相比，具有重量轻、体积小、成本低、易制造、易组装、易集成等优点；与微带阵列天线相比，克服了馈电传输损耗大的难题。因此自诞生以来便成为了天线领域的研究热点，是未来大型高增益天线的主要研究方向之一。传统平面反射阵天线又称微带反射阵天线，微带反射阵天线采用微带结构，微带介质层作为单元支撑结构对反射阵天线性能起到诸多不利影响，主要有以下缺点：一是微带介质层增加了损耗，降低增益。二是微带介质层在室外环境工作难以保持平整性。介质材料具有吸湿性，在室外环境条件下吸收空气水分引起介质层涨缩，导致介质层翘曲，影响反射面平整性。三是微带介质层在吸湿后介电常数会变化，影响相位补偿。四是微带介质层结构稳定性不足，易折裂受损。因此，微带介质层影响微带反射阵天线性能，并使其无法适应室外环境工作要求，制约了微带反射阵天线的推广应用。针对上述问题，授权公告号为“CN103887609B”的中国专利技术专利，公开“一种平面反射阵天线”，采用的技术方案包括：馈源，用于发射或接收电磁波；金属平面反射阵列，用于将馈源发出的电磁波散射成平面波，或者接收平面波并汇聚到所述馈源上；支撑杆，用于连接所述馈源和所述金属平面反射阵列，固定二者的相对位置，其中，所述金属平面反射阵列包括多行多列金属贴片单元，多个金属贴片单元共用相邻的相位孔，以使所述金属平面反射阵列内呈现一个镂空的整体平面器件，每个所述金属贴片单元具体包括：一个正方形的金属相位孔，其中，相邻的金属贴片单元之间共用所述金属相位孔；和四组相同的金属枝节组合，所述四组相同的金属枝节组合在所述金属贴片单元中呈中心对称分布，所述金属枝节组合与所述金属相位孔相连，其中，通过调节各个所述金属贴片单元中的所述金属枝节组合的形状和尺寸来实现相位调节，从而在所述金属平面反射阵列上形成一个等相位面。上述方案存在的缺点是：该领域研究人员众所周知，反射阵列单元可以通过变化枝节尺寸与长度的方式实现相位变化，阵列单元原则上要求实现360度以上的相位变化，只有满足360度才能对相位角度实现全面的补偿，从而使反射阵列天线实现宽频带及具备良好的增益特性。为实现360度以上的相位补偿，反射阵列单元设计应具备有足够的枝节延伸长度以使单元结构实现360度以上的相位补偿。而上述专利技术无法满足360度以上的相位补偿要求，因此无法实现宽频带及良好的增益特性。该专利技术无法实现360度的相位补偿主要原因是：采用中心对称分布结构，且第一金属技节长度小于金属相位孔边长的一半。由于第一金属枝节代表了枝节延伸范围，受限于对称结构，第一金属技节长度无法达到金属相位孔边长的一半，枝节无法满足延伸扩展相位变化，根据公开论文可知最大相位扩展范围只能达到300度。扩展结构采用单个或多个第二金属枝节与第一金属枝节垂直交叉并且轴对称的方式，垂直交叉限制了第二金属枝节延伸空间，轴对称将第二金属枝节一分为二，大大压缩了第二金属技节单侧延伸长度。下列数据引用上述专利的专利技术人所发表的论文《AMetal-OnlyReflectarrayAntennaUsingSlot-TypeElements》，发表于“IEEEANTENNASANDWIRELESSPROPAGATIONLETTERS,VOL.13,2014”。论文对两种结构进行了重点描述，引用论文数据，基础方案（如图11所示）可实现相位变化为257度，优选方案（如图12所示）实现相位变化为300度，两则都无法实现360度的相位补偿。受限于相位补偿能力，工作频带约为8.3%，天线效率不高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种相位补偿范围更大的宽频带平面反射阵列天线。为解决上述问题，本专利技术采用的技术方案包括：馈源、导电平面反射阵面，所述馈源用于发射或接收电磁波，所述导电平面反射阵面用于将馈源发出的电磁波散射成平面波，或者接收平面波并汇聚到所述馈源上,所述导电平面反射阵面上阵列分布若干反射单元，所述反射单元包括相位孔、四根分布在所述相位孔上的枝干，其特征在于：所述枝干单侧延伸出有方向相同的枝条，且所述枝条靠近所述相位孔边沿方向延伸，与其边沿形成有缝隙，用于调整控制相位补偿和工作频率。所述的平面反射阵天线，其特征在于：所述相位孔呈圆形，所述枝干等份分布在所述相位孔上，所述枝条呈圆弧形，实现相位调整时，所述枝干朝相位孔中心方向伸展，所述枝条沿相位孔边沿方向伸展。所述的平面反射阵天线，其特征在于：所述相位孔呈方形，所述枝干分布在所述相位孔夹角上或靠近夹角位置，所述枝条呈直线形，实现相位调整时，所述枝干朝相位孔中心方向伸展，所述枝条沿相位孔边沿方向伸展。所述的平面反射阵天线，其特征在于：所述枝条距离所述相位孔边沿的缝隙最小处小于十分之一工作波长。所述的平面反射阵天线，其特征在于：所述枝干非中心对称方式均匀分布在所述相位孔上。所述的平面反射阵天线，其特征在于：所述导电平面反射阵面的背面设有接地金属背板，所述接地金属背板与导电平面反射阵面之间形成有空气层。所述的平面反射阵天线，其特征在于：所述枝条从所述相位孔上延伸出来，并沿相位孔边沿方向延伸，且其起始端靠近所述枝干。所述的平面反射阵天线，其特征在于：当天线工作频率为3.5GHz至5.5GHz时，以枝干长度L1为参考，通过变化L1长度实现相位的调节，所述反射单元的栅格周期L=41mm，所述相位孔的直径D=39mm，所述枝干的边宽W1=1.8mm，所述枝条的边宽W2=1.1mm，所述枝条与所述相位孔边沿最小处间距S=0.4mm，所述枝条的半径R=(1.77*L1-4)mm。所述的平面反射阵天线，其特征在于：所述导电平面反射阵面厚度为h1为1mm，所述空气层厚度为h2为18mm，所述接地金属背板厚度为h3为1mm。所述的平面反射阵天线，其特征在于：所述导电平面反射阵面由金属导电材料或非金属导电材料制成。本专利技术的平面反射阵天线优点如下：1、相比普通全金属平面反射阵天线，可实现最大相位补偿720度，在宽频带范围内满足360度相位补偿的原则，大大提升了天线性能。2、相比普通全金属平面反射阵天线，具备更好的宽带特性及更高的天线效率。其阵列单元采用非中心对称分布，枝干尺寸变化范围可大于半径或方形相位孔的一半，枝条采用非对称单侧结构，单侧有利于最大程序扩展延伸树杈尺寸，使树杈尺寸大于树干尺寸，实现相位补偿角度大于360度，特殊的缝隙结构使天线在宽频带范围内相位变化呈现线性并且具备一致性，由于有非常优越的相位特性，天线带宽可达40%，天线效率可达50%-63%。3、相对传统微带反射阵天线，舍弃了传统反射阵天线反射阵面微带结构，采用缝隙天线技术，消除了介质层对天线性能的影响，大大提高了天线环境适应能力。4、相对传统微带反射阵天线，具有更高的天线效率，天线去除了介质层的吸波效应，并且相位孔图形结构尺寸相同，降低了单元耦合的影响，因此天线增益相比传统反射阵天线更高。5、相对传统微带反射阵天线，天线带宽可达40%，具有超宽带特性。6、相对传统微带反射阵天线，其采用单层全金属结构，大大降低加工成本和加工难度，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种平面反射阵天线，包括馈源（1）、导电平面反射阵面（2），所述馈源（1）用于发射或接收电磁波，所述导电平面反射阵面（2）用于将馈源（1）发出的电磁波散射成平面波，或者接收平面波并汇聚到所述馈源上, 所述导电平面反射阵面（2）上阵列分布若干反射单元（3），所述反射单元（3）包括相位孔（4）、四根分布在所述相位孔（4）上的枝干（5），其特征在于：所述枝干（5）单侧延伸出有方向相同的枝条（6），且所述枝条（6）靠近所述相位孔（4）边沿方向延伸，与其边沿形成有缝隙（7），用于调整控制相位补偿和工作频率。

【技术特征摘要】
1.一种平面反射阵天线，包括馈源（1）、导电平面反射阵面（2），所述馈源（1）用于发射或接收电磁波，所述导电平面反射阵面（2）用于将馈源（1）发出的电磁波散射成平面波，或者接收平面波并汇聚到所述馈源上,所述导电平面反射阵面（2）上阵列分布若干反射单元（3），所述反射单元（3）包括相位孔（4）、四根分布在所述相位孔（4）上的枝干（5），其特征在于：所述枝干（5）单侧延伸出有方向相同的枝条（6），且所述枝条（6）靠近所述相位孔（4）边沿方向延伸，与其边沿形成有缝隙（7），用于调整控制相位补偿和工作频率。2.根据权利要求1所述的平面反射阵天线，其特征在于：所述相位孔（4）呈圆形，所述枝干（5）等份分布在所述相位孔（4）上，所述枝条（6）呈圆弧形，实现相位调整时，所述枝干（5）朝相位孔（4）中心方向伸展，所述枝条（6）沿相位孔（4）边沿方向伸展。3.根据权利要求1所述的平面反射阵天线，其特征在于：所述相位孔（4）呈方形，所述枝干（5）分布在所述相位孔（4）夹角上或靠近夹角位置，所述枝条（6）呈直线形，实现相位调整时，所述枝干（5）朝相位孔（4）中心方向伸展,所述枝条（6）沿相位孔（4）边沿方向伸展。4.根据权利要求1所述的平面反射阵天线，其特征在于：所述枝条（6）距离所述相位孔（4）边沿的缝隙(7)最小处小于十分之一工作波长。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚济勇，
申请(专利权)人：尚光林，
类型：发明
国别省市：浙江,33