单层双频圆极化反射阵天线制造技术

本发明专利技术提供一种单层双频圆极化反射阵天线。本发明专利技术单层双频圆极化反射阵天线，包括：圆极化馈源和单层反射阵列；其中，所述单层反射阵列的上表面设置双频天线单元，所述单层反射阵列的下表面采用频率选择表面。本发明专利技术通过采用频率选择表面作为单层反射阵列的下表面，降低不同频率的天线单元之间的耦合作用，改善天线的方向性。

【技术实现步骤摘要】
单层双频圆极化反射阵天线
本专利技术涉及天线技术，尤其涉及一种单层双频圆极化反射阵天线。
技术介绍
随着信息技术的迅猛发展，要求天线具有多功能性。双频圆极化反射阵天线作为一种在两个工作频段上均能实现良好圆极化性能的天线技术，已成为反射阵天线技术的研究热点。传统的双频圆极化反射阵天线包括单层双频线-圆极化转换反射阵天线。单层双频线-圆极化转换反射阵天线是将线极化馈源发出的线极化波经阵面各个天线单元沿两个正交方向进行特定的相位补偿以后反射出同相的圆极化波，以实现线极化波向圆极化波的转换。但是，单层双频线-圆极化转换反射阵天线在高频的方向性较差。
技术实现思路
本专利技术提供一种单层双频圆极化反射阵天线，以改善单层双频线-圆极化转换反射阵天线的方向性。第一方面，本专利技术提供一种单层双频圆极化反射阵天线，包括:圆极化馈源和单层反射阵列，其中，所述单层反射阵列的上表面设置双频天线单元，所述单层反射阵列的下表面采用频率选择表面。结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述圆极化馈源固定设置在所述单层反射阵列的几何中心上方。结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述圆极化馈源采用轴向模螺旋天线。结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述双频天线单元交替排列在所述单层反射阵列的上表面。结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述双频天线单元采用十字振子。结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述单层反射阵列中双频天线单元分别对应不同的频率选择表面单元。结合第一方面的第五种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述双频天线单元包括高频天线单元和低频天线单元，其中，所述高频天线单元对应的频率选择表面单元为中空四边形，所述低频天线单元对应的频率选择表面单元为中空十字形。结合第一方面的第六种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述双频天线单元采用旋转单元的方式进行相位补偿。本专利技术采用频率选择表面作为单层双频圆极化反射阵天线中单层反射阵列的下表面，降低不同频率天线单元之间的相互影响，从而改善单层双频线-圆极化转换反射阵天线的方向性。【附图说明】图1为本专利技术单层双频圆极化反射阵天线实施例一的侧视结构示意图；图2为本专利技术单层双频圆极化反射阵天线实施例一中轴向模螺旋天线的结构示意图；图3A为本专利技术单层双频圆极化反射阵天线实施例一中高频天线单元的结构示意图；图3B为本专利技术单层双频圆极化反射阵天线实施例一中低频天线单元的结构示意图；图4A为本专利技术单层双频圆极化反射阵天线实施例一中高频天线单元沿X轴和y轴的极化电场的相位变化曲线；图4B为本专利技术单层双频圆极化反射阵天线实施例一中低频天线单元沿X轴和y轴的极化电场的相位变化曲线；图5为本专利技术单层双频圆极化反射阵天线实施例二的整体结构示意图；图6A为本专利技术单层双频圆极化反射阵天线实施例二中单层反射阵列上表面示例图；图6B为本专利技术单层双频圆极化反射阵天线实施例二中单层反射阵列下表面示例图；图7A为本专利技术单层双频圆极化反射阵天线实施例二中高频天线单元的反射透射幅度随频率变化的曲线图；图7B为本专利技术单层双频圆极化反射阵天线实施例二中低频天线单元的反射透射幅度随频率变化的曲线图；图8A为本专利技术单层双频圆极化反射阵天线实施例二中高频天线单元的增益方向图；图SB为本专利技术单层双频圆极化反射阵天线实施例二中低频天线单元的增益方向图。【具体实施方式】图1为本专利技术单层双频圆极化反射阵天线实施例一的侧视结构示意图。如图1所示，单层双频圆极化反射阵天线100，包括:圆极化馈源10和单层反射阵列20，其中，单层反射阵列20的上表面设置双频天线单元(高频天线单元21和低频天线单元22)，单层反射阵列20的下表面采用频率选择表面。单层反射阵列20包括拓扑结构相似的高频天线单元21和低频天线单元22,在圆极化馈源10照射单层反射阵列20时，通过对各高频天线单元21和/或低频天线单元22进行相位补偿以产生所需的辐射波束。其中，相位补偿可以采用改变高频天线单元21和/或低频天线单元22的尺寸以及改变高频天线单元21和/或低频天线单元22的旋转角度等方式实现。低频天线单元22的个数略多于高频天线单元21的个数，以保证单层双频反射阵天线在高频和低频的增益近似，但在对高频或低频有特殊要求时，也可以根据实际需求对高低频天线单元的个数进行设置，在这里不对其进行限制。由于频率选择表面本身不吸收能量，能够有效控制入射波的透射和反射，因此，本专利技术采用频率选择表面代替传统反射阵的纯金属地板，利用频率选择表面的频率选择特性，减小了不同频率天线单元之间的耦合作用，使反射阵天线在两个频段均获得良好的圆极化特性。通常情况下，圆极化馈源10固定设置在单层反射阵列20的几何中心的上方，使得单层反射阵列20中以几何中心对称的高频天线单元21或低频天线单元22对圆极化馈源10发出的入射波的接收程度近似或相同，从而便于对高频天线单元21或低频天线单元22进行相位补偿。在上述基础上，圆极化馈源10采用轴向模螺旋天线。轴向模螺旋天线辐射圆极化波，且具有结构简单和波束易控制等优点，故采用轴向模螺旋天线作为反射阵天线的馈源。如图2所示，轴向模螺旋天线包括金属铜板11、螺旋部分12和将上述两部分连接在一起的馈电部分13。其中，螺旋部分12的辐射方向与螺旋线圆周长有关，当螺旋线的圆周长比一个波长小很多时，辐射最强的方向垂直于螺旋轴；当螺旋线圆周长为一个波长的数量级时，最强辐射出现在螺旋轴方向上。如图3A和图3B所示，高频天线单元21和低频天线单元22均采用十字振子，且分别对应不同的频率选择表面单元。其中，高频天线单元21对应的频率选择表面单元24为中空四边形，低频天线单元22对应的频率选择表面单元23为中空十字形。如图1所示,本专利技术中高频天线单元21和低频天线单元22交替排列在单层反射阵列20的上表面。由于圆极化馈源到反射阵列各天线单元的路径不同，因此，各天线单元之间存在由路径差别所造成的相位差。另外，传统反射阵天线采取调节天线单元尺寸的方式补偿相位，而对于单层结构的天线单元，其相移范围通常小于360°，造成反射阵列上部分天线单元不能实现相位补偿，大口径的反射阵天线尤其明显。本专利技术采用旋转天线单元方式对反射阵列上各天线单元进行相位补偿，天线单元的旋转角度与补偿的相位之间存在两倍的数值关系，因此，避免反射阵列上天线单元相位补偿范围受限的问题，适合大口径圆极化反射阵天线的设计，保证了天线良好的方向性。为了使单层双频圆极化反射阵天线各天线单元保持相同相位，本专利技术对反射阵列上各天线单元进行一定的角度旋转，从而补偿各天线单元之间的相位差别。每个天线单元进行旋转以后，由圆极化馈源照射的圆极化波经反射阵列反射后，形成同相的圆极化笔形波束，其中，在旋转之前，每个天线单元沿X轴和y轴的极化电场的反射相位相差180°。由于天线单元采用十字振子，通过调节十字振子的横向和/或纵向尺寸可以实现上述相位相差180°的要求。图4A和图4B示出高低频天线单元沿x，y轴的极化电场反射相位随频率的变化，从图4A和图4B本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单层双频圆极化反射阵天线，其特征在于，包括：圆极化馈源和单层反射阵列，其中，所述单层反射阵列的上表面设置双频天线单元，所述单层反射阵列的下表面采用频率选择表面。

【技术特征摘要】
1.一种单层双频圆极化反射阵天线，其特征在于，包括:圆极化馈源和单层反射阵列，其中，所述单层反射阵列的上表面设置双频天线单元，所述单层反射阵列的下表面采用频率选择表面。2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述圆极化馈源固定设置在所述单层反射阵列的几何中心上方。3.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述圆极化馈源采用轴向模螺旋天线。4.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，所述双频天线单元交替排列在所述单层反射阵列的上表面。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟显江，陈蕾，杨才兴，王超，史小卫，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：