反射阵列天线制造技术

本发明专利技术提供了一种反射阵列天线，包括功能板，用于对入射电磁波进行波束调制；所述功能板包括两个或两个以上具有移相功能的功能板单元；所述功能板单元包括基板单元以及设置在所述基板单元一侧的至少一个对入射电磁波产生电磁响应的人造结构单元；反射层，用于反射电磁波，设置在功能板的与人造结构单元相反的一侧；相邻两个功能板单元的几何中心之间的距离小于入射电磁波波长的七分之一。本发明专利技术的反射阵列天线，克服了技术人员普遍认为的移相单元的尺寸减小到六分之一波长后即不能满足需要的技术偏见。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信领域，更具体地说，涉及一种反射阵列天线。
技术介绍
反射阵列天线是由大量印制于接地介质基片上的微带贴片单元组成的平面阵列。 其入射机理是电磁波从馈源出射后沿着不同的传输路径到达每个微带贴片单元，传输路径长度的差异将导致各微带贴片单元所接收的入射场发生不同的空间相位延迟，通过合理设计每一个微带贴片单元使其能对入射场进行适当的相位补偿，让反射场在天线口径面上形成所需的相位波前。传统反射阵列理论中一般要求移相单元尺寸小于二分之一电磁波波长，Payam Nayeri, Fan Yang and AtefZ. Elsherbeni 在名称为“Broadband ReflectarrayAntennas Using Double-Layer Subwavelength Patch Elements，，，IEEE Antennasand Wireless Propag. Letters, vol 9, 2010,中指出当将移相单元尺寸从半波长减小到亚波长尺寸(六分之一波长)时，由单层移相单元组成的阵列反射面对相位的调制能力变差，移相范围减少了 200°，不能满足需求，这主要是因为当移相单元尺寸减小至六分之一电磁波波长后，移相单元之间的间隙会小于O. 001毫米，导致栅瓣效应，从而影响反射阵列天线的性能。这样，对移相单元单元尺寸的要求大大地限制了平面阵列反射面的设计，因此在平面阵列反射面的基板设计、移相单元设计方面有严格的限制，提高了生产制作成本、影响了平面阵列反射面的带宽性能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术在相位调制过程要求移相单元尺寸必须大于六分之一电磁波波长的缺陷，提供一种反射阵列天线。本专利技术的上述技术问题通过以下技术方案解决一种反射阵列天线，包括功能板，用于对入射电磁波进行波束调制；所述功能板包括两个或两个以上具有移相功能的功能板单元；所述功能板单元包括基板单元以及设置在所述基板单元一侧的至少一个对入射电磁波产生电磁响应的人造结构单元；反射层，用于反射电磁波，设置在功能板的与人造结构单元相反的一侧；相邻两个功能板单元的几何中心之间的距离小于入射电磁波波长的七分之一。进一步地，所述相邻两个功能板单元的几何中心之间的距离相同。进一步地，所述功能板为一层结构或由多个片层所构成的多层结构。进一步地,所述基板单元由陶瓷材料、高分子材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料制成。进一步地,所述高分子材料为聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚醚醚酮、聚四氟乙烯或环氧树脂。进一步地，所述人造结构单元为导电材料构成的具有几何图案的结构。进一步地，所述导电材料为金属或非金属导电材料。进一步地,所述金属为金、银、铜、金合金、银合金、铜合金、锌合金或招合金。进一步地，所述非金属导电材料为导电石墨、铟锡氧化物或掺铝氧化锌。进一步地，所述天线还包括用于覆盖所述人造结构单元的保护层。进一步地，所述保护层为聚苯乙烯塑料薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇脂塑料薄膜或耐冲性聚苯乙烯塑料薄膜。进一步地，所述天线用于将具有宽波束方向图的电磁波调制成具有窄波束方向图的电磁波。进一步地，所述天线用于将具有窄波束方向图的电磁波调制成具有宽波束方向图的电磁波。进一步地，所述天线用于改变电磁波方向图的主波束指向。进一步地，所述功能板为曲面状或平面状。进一步地，所述反射层为曲面状或平面状。进一步地，所述反射层贴附于所述功能板一侧表面。进一步地，所述反射层与所述功能板相互间隔设置。进一步地，所述反射层为金属涂层或者金属薄膜。进一步地，所述反射层为金属网格反射层。进一步地，所述金属网格反射层由多片相互间隔的金属片构成，单个金属片的形状为三角形或者多边形。进一步地，所述单个金属片的形状为正方形。进一步地，所述多片金属片相互之间的间隔小于入射电磁波波长的二十分之一。进一步地，所述金属网格反射层为由多条金属线纵横交错构成的具有多网孔的网状结构，单个网孔的形状为三角形或者多边形。进一步地，所述单个网孔的形状为正方形。进一步地，所述单个网孔的边长小于入射电磁波波长的二分之一，所述多条金属线的线宽大于或等于O. 01mm。进一步地，所述基板单元的横截面为三角形或多边形。进一步地，所述基板单元的横截面为等边三角形、正方形、菱形、正五边形、正六边形或者正八边形。进一步地，所述相邻功能板单元的几何中心之间的距离小于入射电磁波波长的八分之一。进一步地，所述相邻功能板单元的几何中心之间的距离小于入射电磁波波长的十分之一。进一步地,所述天线工作于Ku波段,所述基板单元厚度为O. 5_4mm。进一步地，所述天线工作于X波段，所述基板单元厚度为O. 7-6. 5mm。进一步地，所述天线工作于C波段，所述基板单元厚度为1-12_。根据本专利技术的反射阵列天线，所述反射阵列天线中相邻功能板单元的几何中心之间的距离均小于入射电磁波波长的七分之一，再通过设计所述反射阵列天线基板单元上设置的人造结构单元的尺寸和/或结构来实现反射阵列天线出射的所需相位。现有技术中都明确指出了移相单元的尺寸(相当于本专利技术所述的相邻功能板单元的几何中心之间的距离)从半波长减小到入射电磁波波长的六分之一时，单层移相单元组成的阵列反射面对相位的调制能力变差，不能满足需求。本专利技术通过将相邻功能板单元的几何中心之间的距离减小到小于入射电磁波波长的七分之一，并且仅通过一层功能层即可满足需求，而且带宽比现有技术宽、厚度更薄、调相幅度更加平滑、稳定性更好。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步详细说明，附图中图I是本专利技术的反射阵列天线一较佳实施方式的立体结构示意图2是由多个横截面图形为正六边形的基板单元所构成的功能板的正视示意图3是本专利技术的反射阵列天线另一较佳实施方式的侧视示意图4是本专利技术的反射层一较佳实施方式的结构示意图5是平面雪花状的人造结构单元所构成的移相单元的示意图6是图5所示的人造结构单元的一种衍生结构；图7是图5所示的人造结构单元的一种变形结构；图8是平面雪花状的人造结构单元几何形状生长的第一阶段；图9是平面雪花状的人造结构单元几何形状生长的第二阶段。图10是本专利技术另一种结构的人造结构单元构成的移相单元的示意图11是本专利技术另一种结构的人造结构单元构成的移相单元的示意图12是图5所示的人造结构单元所构成的移相单元的移相量随结构生长参数S 的变化曲线图13是图10所示的人造结构单元的生长方式示意图14是图10所示的人造结构单元所构成的移相单元的移相量随结构生长参数S 的变化曲线图15是图11所示的人造结构单元的生长方式示意图16是图11所示的人造结构单元所构成的移相单元的移相量随结构生长参数S 的变化曲线图17a为三角形金属片状的人造结构单元的示意图17b为正方形金属片状的人造结构单元的示意图17c为圆形金属片状的人造结构单元的示意图17d为圆形金属环状的人造结构单元的示意图17e为方形金属环状的人造结构单元的示意图18为初级馈源方向图19为宽波束方向图经本专利技术的反射阵列天线调制后的窄波束方向图20为经本专利技术的反射阵列天线改变电磁波主波束指向的方向图21为网格结构的金属网格反射层的结构示意图22是具有多层功能板的反射阵列天线的结构示意图23为一种形式的移相单元的结构示意图24是图5所示的人本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反射阵列天线，其特征在于，包括：功能板，用于对入射电磁波进行波束调制；所述功能板包括两个或两个以上具有移相功能的功能板单元；所述功能板单元包括基板单元以及设置在所述基板单元一侧的至少一个对入射电磁波产生电磁响应的人造结构单元；反射层，用于反射电磁波，设置在功能板的与人造结构单元相反的一侧；相邻两个功能板单元的几何中心之间的距离小于入射电磁波波长的七分之一。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘若鹏，季春霖，殷俊，
申请(专利权)人：深圳光启创新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：