【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于反射阵列天线，具体涉及基于可调相极化扭转表面的宽带低剖面圆极化反射阵列天线。
技术介绍
1、随着6g移动通信、雷达、卫星等无线通讯系统的迅速发展，高增益、宽带、低剖面已经成为现代毫米波天线的发展趋势之一。此外，为了满足现代移动通信对信号抗干扰、实现运动载体通讯等需求，还需要天线具备圆极化特性，以减少极化损失。反射阵列天线作为一种兼具低剖面微带阵列天线和高增益反射面天线特点的新型天线，具有增益大、馈电简单、易加工、成本低等优点。但是，传统的圆极化反射阵列天线常常需要馈源也具有圆极化特性，对馈源性能要求较高，导致馈源结构复杂，成本较高。此外，由于采取空间馈电方式，反射阵列天线馈源与阵面之间剖面较高，不易与其他系统集成，这限制了其在当前毫米波通讯系统中的应用。
2、近年来，采用成本较低的线极化天线作为馈源，通过在反射阵列面上加载极化栅格，可实现圆极化特性。c.zhang等人提出了一种基于线极化馈源的圆极化反射阵列天线，其在由线极化馈源馈电的折叠反射阵列天线的基础上，再增加一层线极化转圆极化的极化栅格，使得最终辐射出去的电磁波为圆极化。该圆极化反射阵列天线剖面大大降低，但是，由于反射阵列单元的窄带特性，最终实现的圆极化反射阵列带宽也较窄。
技术实现思路
1、本专利技术针对上述现有技术中的不足，提出了基于可调相极化扭转表面的宽带低剖面圆极化反射阵列天线，该天线能在较低的剖面下实现较宽的带宽。
2、本专利技术为实现上述专利技术目的，采取的技术方案如下：p>
3、基于可调相极化扭转表面的宽带低剖面圆极化反射阵列天线，包括上下设置的多功能极化转换器和可调相极化扭转表面；所述可调相极化扭转表面包括若干个呈周期性排列的可调相极化扭转表面单元；所述可调相极化扭转表面单元包括从上至下依次层叠设置的上层金属贴片层、第一上层介质基板层、中间金属地层、第一下层介质基板层及下层微带线层；所述上层金属贴片层包括若干个呈周期性排列的正方形金属贴片；所述中间金属地层刻蚀有两条正交的耦合缝隙；所述两条正交的耦合缝隙的中间相交为矩形缝隙；所述下层微带线层设置两条传输线；所述传输线两端均加载匹配枝节；所述多功能极化转换器包括若干个呈周期性排列的多功能极化转换器单元；所述多功能极化转换器单元包括从上至下依次层叠设置的第二上层介质基板层、中上介质基板层、中下介质基板层、第二下层介质基板层及下层金属栅格层；所述第二上层介质基板层上表面设置上层弯折线；所述中上介质基板层上表面设置中上弯折线，且与第二上层介质基板层下表面之间设置为上层空气层；所述中下介质基板层上表面设置中下层弯折线，且与中上介质基板层下表面之间设置为中间空气层；所述第二下层介质基板层上表面与中下介质基板层下表面之间设置为下层空气层；所述下层金属栅格层为矩形栅格；所述天线还包括极化扭转相位补偿反射表面；所述极化扭转相位补偿反射表面的中心镂空设置馈源喇叭。
4、进一步的作为本专利技术的优选技术方案，所述馈源喇叭输出x极化方向的线极化电磁波，入射到多功能极化选择器的下表面，反射到可调相极化扭转表面上。
5、进一步的作为本专利技术的优选技术方案，所述可调相极化扭转表面上的若干个可调相极化扭转超表面单元通过上层金属贴片层接收x极化的电磁波，经过中间金属地层上的y轴方向的耦合缝隙到下层微带线层上，再通过微带线扭转实现90°极化扭转以及相应的相位补偿，经由中间金属地层上x轴方向的耦合缝隙到上层金属贴片层，再次入射到多功能极化转换器上。
6、进一步的作为本专利技术的优选技术方案，所述两条传输线关于极化扭转相位补偿反射表面单元的中心点呈180°旋转对称。
7、进一步的作为本专利技术的优选技术方案，所述上层金属贴片层还可以设置为矩形金属贴片、十字形金属贴片及工字形金属贴片中的任意一种。
8、进一步的作为本专利技术的优选技术方案，所述两条正交的耦合缝隙的中间相交还可以为十字形缝隙、领结形缝隙及锯齿形缝隙中的任意一种。
9、进一步的作为本专利技术的优选技术方案，所述下层微带线层还可以设置为共面波导、悬置微带线及槽线中的任意一种。
10、进一步的作为本专利技术的优选技术方案，所述下层金属栅格层还可以设置为开口环形栅格、箭形栅格及十字形栅格中的任意一种。
11、本专利技术所述的基于可调相极化扭转表面的宽带低剖面圆极化反射阵列天线，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
12、(1)本专利技术提出的可调相极化扭转表面单元具有极化扭转特性，可将入射电磁波的极化方向扭转为正交极化方向的电磁波，可应用于折叠型反射阵列中，降低阵列的整体剖面。
13、(2)本专利技术提出的可调相极化扭转表面单元具有30.2％的-10db极化扭转带宽。
14、(3)本专利技术提出的可调相极化扭转表面单元利用真延迟线实现超过360°的相位调节，且能在较宽的频段内实现线性相位。
15、(4)本专利技术提出的多功能极化转换器具有极化选择和极化转换两个作用，可反射x极化方向的电磁波，透射y极化的电磁波，且将y极化方向的电磁波转换为圆极化电磁波。
16、(5)本专利技术提出的多功能极化转换器单元具有较宽的极化转换带宽。
17、(6)本专利技术提出的基于可调相极化扭转表面的圆极化反射阵列天线由于其极化选择特性，通过引入多功能极化选择器，剖面能够降低一半。
18、(7)本专利技术提出的基于可调相极化扭转表面的圆极化反射阵列天线，采用双面微波介质板，结构简单，加工容易，成本和重量都相对较小，因而可以大规模生产。
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1.基于可调相极化扭转表面的宽带低剖面圆极化反射阵列天线，其特征在于，包括上下设置的多功能极化转换器和可调相极化扭转表面；所述可调相极化扭转表面包括若干个呈周期性排列的可调相极化扭转表面单元(1)；所述可调相极化扭转表面单元(1)包括从上至下依次层叠设置的上层金属贴片层(3)、第一上层介质基板层(4)、中间金属地层(5)、第一下层介质基板层(6)及下层微带线层(7)；所述上层金属贴片层(3)包括若干个呈周期性排列的正方形金属贴片；所述中间金属地层(5)刻蚀有两条正交的耦合缝隙(8)；所述两条正交的耦合缝隙(8)的中间相交为矩形缝隙；所述下层微带线层(7)设置两条传输线(9)；所述传输线(9)两端均加载匹配枝节；所述多功能极化转换器包括若干个呈周期性排列的多功能极化转换器单元(2)；所述多功能极化转换器单元(2)包括从上至下依次层叠设置的第二上层介质基板层(11)、中上介质基板层(14)、中下介质基板层(17)、第二下层介质基板层(19)及下层金属栅格层(20)；所述第二上层介质基板层(11)上表面设置上层弯折线(10)；所述中上介质基板层(14)上表面设置中上弯折线(13)，且与
2.根据权利要求1所述的基于可调相极化扭转表面的宽带低剖面圆极化反射阵列天线，其特征在于，所述馈源喇叭输出X极化方向的线极化电磁波，入射到多功能极化选择器的下表面，反射到可调相极化扭转表面上。
3.根据权利要求2所述的基于可调相极化扭转表面的宽带低剖面圆极化反射阵列天线，其特征在于，所述可调相极化扭转表面上的若干个可调相极化扭转超表面单元(1)通过上层金属贴片层(3)接收X极化的电磁波，经过中间金属地层(5)上的Y轴方向的耦合缝隙(8)到下层微带线层(7)上，再通过微带线扭转实现90°极化扭转以及相应的相位补偿，经由中间金属地层(5)上X轴方向的耦合缝隙(8)到上层金属贴片层(3)，再次入射到多功能极化转换器上。
4.根据权利要求1所述的基于可调相极化扭转表面的宽带低剖面圆极化反射阵列天线，其特征在于，所述两条传输线(9)关于极化扭转相位补偿反射表面单元的中心点呈180°旋转对称。
5.根据权利要求1所述的基于可调相极化扭转表面的宽带低剖面圆极化反射阵列天线，其特征在于，所述上层金属贴片层(3)还可以设置为矩形金属贴片、十字形金属贴片及工字形金属贴片中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的基于可调相极化扭转表面的宽带低剖面圆极化反射阵列天线，其特征在于，所述两条正交的耦合缝隙(8)的中间相交还可以为十字形缝隙、领结形缝隙及锯齿形缝隙中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的基于可调相极化扭转表面的宽带低剖面圆极化反射阵列天线，其特征在于，所述下层微带线层(7)还可以设置为共面波导、悬置微带线及槽线中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的基于可调相极化扭转表面的宽带低剖面圆极化反射阵列天线，其特征在于，所述下层金属栅格层(20)还可以设置为开口环形栅格、箭形栅格及十字形栅格中的任意一种。
...【技术特征摘要】
1.基于可调相极化扭转表面的宽带低剖面圆极化反射阵列天线，其特征在于，包括上下设置的多功能极化转换器和可调相极化扭转表面；所述可调相极化扭转表面包括若干个呈周期性排列的可调相极化扭转表面单元(1)；所述可调相极化扭转表面单元(1)包括从上至下依次层叠设置的上层金属贴片层(3)、第一上层介质基板层(4)、中间金属地层(5)、第一下层介质基板层(6)及下层微带线层(7)；所述上层金属贴片层(3)包括若干个呈周期性排列的正方形金属贴片；所述中间金属地层(5)刻蚀有两条正交的耦合缝隙(8)；所述两条正交的耦合缝隙(8)的中间相交为矩形缝隙；所述下层微带线层(7)设置两条传输线(9)；所述传输线(9)两端均加载匹配枝节；所述多功能极化转换器包括若干个呈周期性排列的多功能极化转换器单元(2)；所述多功能极化转换器单元(2)包括从上至下依次层叠设置的第二上层介质基板层(11)、中上介质基板层(14)、中下介质基板层(17)、第二下层介质基板层(19)及下层金属栅格层(20)；所述第二上层介质基板层(11)上表面设置上层弯折线(10)；所述中上介质基板层(14)上表面设置中上弯折线(13)，且与第二上层介质基板层(11)下表面之间设置为上层空气层(12)；所述中下介质基板层(17)上表面设置中下层弯折线(16)，且与中上介质基板层(14)下表面之间设置为中间空气层(15)；所述第二下层介质基板层(19)上表面与中下介质基板层(17)下表面之间设置为下层空气层(18)；所述下层金属栅格层(20)为矩形栅格；所述天线还包括极化扭转相位补偿反射表面；所述极化扭转相位补偿反射表面的中心镂空设置馈源喇叭。
2.根据权利要求1所述的基于可调相极化扭转表面的宽带低剖面圆极化反射阵列天线，其特...
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