一種有源微帶反射陣單元及微帶反射陣列天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于天線技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種有源微帶反射陣單元及微帶反射陣列天 線。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著航天技術(shù)、衛(wèi)星通信以及深空探測(cè)技術(shù)的快速發(fā)展，大口徑高增益天 線得到了越來(lái)越多的認(rèn)識(shí)和研究，傳統(tǒng)的高增益天線主要包括拋物面天線或者陣列天線， 但是兩者都存在缺點(diǎn)。拋物面天線自身體積過(guò)于龐大笨重，其特殊的拋物面結(jié)構(gòu)難于加工， 并且該類天線主波束的掃描是通過(guò)改變饋源的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以其掃描的范圍很有限。 陣列天線雖然其掃描范圍較大，但是其需要復(fù)雜的饋電網(wǎng)絡(luò)以及昂貴的T/R組件，導(dǎo)致其 傳輸損耗增大，天線的效率就會(huì)很難保證，并且加工成本很高。
[0003] 微帶反射陣列天線是一種綜合了上述兩種天線的天線陣，其微帶平面結(jié)構(gòu)克服了 拋物面天線的曲面結(jié)構(gòu)；相對(duì)于傳統(tǒng)的陣列天線，微帶反射陣列天線不需要昂貴的T/R、移 相器等組件，其反射單元多采用相對(duì)便宜的有源或者無(wú)源的單元。微帶反射陣列天線所采 用的電控波束掃描相對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械掃描，電控波束能實(shí)現(xiàn)更快更精確的波束轉(zhuǎn)換能力。
[0004] 微帶反射陣列天線通常包括饋源和若干個(gè)反射陣單元組成反射陣，由于饋源的相 位中心距反射陣的各個(gè)單元距離不同，因此為了將饋源發(fā)出的波經(jīng)反射陣反射之后變成一 個(gè)聚焦的波束，到達(dá)每個(gè)反射陣單元上的入射波必須經(jīng)過(guò)單元相位的調(diào)節(jié)才可以，也就是 說(shuō)反射陣單元必須要具有相位補(bǔ)償能力，補(bǔ)償由于空間距離差帶來(lái)的相位差。常見(jiàn)的相位 補(bǔ)償方式有以下四種：一是在微帶貼片上加載不同長(zhǎng)度的相位延遲線來(lái)進(jìn)行相位調(diào)節(jié)。二 是通過(guò)改變微帶反射單元的尺寸大小來(lái)實(shí)現(xiàn)相位補(bǔ)償。三是將相同的圓極化微帶單元旋轉(zhuǎn) 不同的角度來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的相位補(bǔ)償。四是通過(guò)在微帶貼片或貼片下的地板上加載不同長(zhǎng)度 的縫隙來(lái)實(shí)現(xiàn)相位調(diào)節(jié)。但是以上四種補(bǔ)償相位的方式只能實(shí)現(xiàn)固定的波束指向，不能實(shí) 現(xiàn)多波束掃描功能，因?yàn)橐坏┘虞d在微帶貼片上的相位延遲線長(zhǎng)度、貼片大小、旋轉(zhuǎn)角度、 縫隙長(zhǎng)度等確定了之后，單元所能夠補(bǔ)償?shù)南辔灰簿痛_定了，反射陣的波束指向也就確定 了。
[0005] 傳統(tǒng)的加載MEMS開(kāi)關(guān)和數(shù)字移相器的波束掃描反射陣只能實(shí)現(xiàn)離散的幾個(gè)波束 指向，無(wú)法實(shí)現(xiàn)任意方向的波束指向。相對(duì)于傳統(tǒng)的固定波束指向的陣列天線來(lái)說(shuō)，具有連 續(xù)波束掃描功能的陣列天線明顯具備更多的應(yīng)用需求；連續(xù)波束掃描是指波束指向可以為 波束掃描允許范圍內(nèi)的任意方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于克服傳統(tǒng)的加載MEMS開(kāi)關(guān)和數(shù)字移相器的波束掃描反射陣只 能實(shí)現(xiàn)離散的幾個(gè)波束指向的缺陷，提供了一種有源微帶反射陣單元，該反射陣單元采用 在地板上加載可變電容的形式，用該反射陣單元組成的微帶反射陣列天線具有寬角度連續(xù) 波速掃描性能，而且整個(gè)反射陣列天線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種有源微帶反射陣單元，所述單元從上到下 包括：矩形貼片、介質(zhì)基片、加載有可變電容的開(kāi)縫地板、泡沫層和地板；所述加載有可變 電容的開(kāi)縫地板為開(kāi)有縫隙的金屬板，在縫隙的中間加載一個(gè)可變電容；所述泡沫層為泡 沫材質(zhì)或紙質(zhì)蜂窩的平板；所述地板用于減小后向輻射。
[0008] 上述技術(shù)方案中，所述可變電容為變?nèi)荻O管。
[0009] 上述技術(shù)方案中，所述泡沫層的材料的介電常數(shù)介于1~1. 1之間。
[0010] 上述技術(shù)方案中，所述有源微帶反射陣單元只需控制加載在開(kāi)縫地板上可變電容 的電容值，就能夠調(diào)節(jié)所述有源微帶反射陣單元的反射相位。
[0011] 基于上述的有源微帶反射陣單元實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明還提供了一種微帶反射陣列天線， 所述天線包括：饋源和可重構(gòu)微帶反射陣列，所述饋源為角錐喇叭天線，用于發(fā)射或接收電 磁波；所述可重構(gòu)微帶反射陣列包括若干個(gè)橫向、縱向均勻排列的有源微帶反射陣單元； 每個(gè)有源微帶反射陣單元的加載有可變電容的開(kāi)縫地板的縫隙尺寸均相同。
[0012] 上述技術(shù)方案中，所述微帶反射陣列天線是通過(guò)改變加載在每個(gè)有源微帶反射陣 單元上的可變電容的電容值來(lái)調(diào)節(jié)各個(gè)單元的反射相位，進(jìn)而調(diào)節(jié)反射陣表面相位分布， 從而控制微帶反射陣天線的波束指向。
[0013] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0014] 1、本發(fā)明提出了一種微帶反射陣列天線，該天線的有源微帶反射陣單元采用在地 板上加載可變電容的形式，通過(guò)控制加載在各個(gè)單元上的電容值來(lái)動(dòng)態(tài)控制微帶反射陣天 線的波束指向；這樣，在反射陣的上表面除了輻射貼片單元外沒(méi)有其它的電子器件，提高了 反射陣工作的穩(wěn)定性；
[0015] 2、本發(fā)明的微帶反射陣列天線具有良好的大張角波束掃描性能，其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn) 單，性能良好。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1為本發(fā)明的有源微帶反射陣單元的展開(kāi)圖；
[0017] 圖2為本發(fā)明的有源微帶反射陣單元的反射相位曲線；
[0018] 圖3為本發(fā)明的微帶反射陣列天線整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖4為是本發(fā)明的微帶反射陣列天線陣面示意圖；
[0020] 圖5為本發(fā)明的微帶反射陣列天線波束指向?yàn)閞=:?°，Θ分別為〇°、20°、40°時(shí) 的增益方向圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
[0022] 如圖1所示，一種有源微帶反射陣單元，所述單元從上到下包括：矩形貼片、介質(zhì) 基片、加載有可變電容的開(kāi)縫地板、泡沫層和地板；所述加載有可變電容的開(kāi)縫地板為開(kāi)有 縫隙的金屬板，在縫隙的中間加載一個(gè)可變電容；所述泡沫層為泡沫材質(zhì)或紙質(zhì)蜂窩的平 板；所述地板用于減小后向輻射。
[0023] 優(yōu)選的，所述可變電容為變?nèi)荻O管。
[0024] 所述泡沫層的材料的介電常數(shù)介于1~1. 1之間。
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