一種可控副瓣電平的反射陣天線及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)、雷達(dá)技術(shù)、成像技術(shù)領(lǐng)域。具體設(shè)及一種新穎的具有可 控副瓣電平的反射陣天線。
【背景技術(shù)】
[0002] 反射陣列天線由初級饋源和平面陣面構(gòu)成，通過改變陣面上單元的結(jié)構(gòu)尺寸或者 旋轉(zhuǎn)其角度補(bǔ)償由于初級饋源到達(dá)陣面各單元不同路徑長度造成的相位延遲，能夠?qū)崿F(xiàn)電 場在遠(yuǎn)場的同相疊加。反射陣列相比于傳統(tǒng)的拋物面天線和相控陣天線，在實(shí)現(xiàn)高增益的 同時(shí)能夠克服拋物面天線的笨重體積和相控陣天線昂貴的造價(jià)。運(yùn)就使得反射陣列天線提 出后就獲得了快速的發(fā)展和應(yīng)用。
[0003] 然而，到目前為止仍沒有具體的文章、專利或者產(chǎn)品提出關(guān)于反射陣列副瓣電平 的控制方法。由于反射陣列相比于相控陣天線缺少T/R組件，使得對于反射陣列副瓣電平的 控制缺乏有效的實(shí)現(xiàn)手段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種方法實(shí)現(xiàn)對于反射陣列天線副瓣電平控制。運(yùn)種方法能 夠有效實(shí)現(xiàn)對反射陣列天線副瓣電平的各種需求。
[0005] 本發(fā)明一種可控副瓣電平的反射陣天線，該天線包括介質(zhì)層、位于介質(zhì)層上方的 反射陣列、位于介質(zhì)層下方的金屬地板，所述反射陣列包括多個(gè)反射陣元，反射陣元為金屬 貼片，其特征在于反射陣元包括環(huán)形貼片(201)和位于環(huán)形貼片內(nèi)且中屯、對稱的"Z"形貼片 (202)，所述"Z"形貼片的頂部和底部為同屯、圓弧形，且與環(huán)形貼片共中屯、。
[0006] 其中所述環(huán)形貼片為圓環(huán)形或方環(huán)形。
[0007] -種用于可控副瓣電平反射陣天線的副瓣電平控制方法，該方法為通過調(diào)節(jié)"Z" 形貼片的頂部和底部弧形的弧度來調(diào)節(jié)該反射天線的插入損耗;通過調(diào)節(jié)環(huán)形貼片的半徑 大小來調(diào)節(jié)反射天線的相位。
[000引本發(fā)明方法所述的一種可控副瓣電平的反射陣列天線結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)簡單，加工方便， 可用于微波、毫米波甚至太赫茲等各個(gè)頻段。該發(fā)明方法首次提出了反射陣列天線通過控 制陣面各單元插入損耗的大小實(shí)現(xiàn)對于副瓣電平的控制。
【附圖說明】
[0009] 圖1為本發(fā)明采用的正向饋電方式側(cè)視圖；
[0010] 圖2為反射陣列基本周期單元結(jié)構(gòu)；
[0011] 圖3為基本周期單元插入損耗隨不同參數(shù)變化圖；
[0012] 圖4為基本周期單元反射相位隨不同參數(shù)變化圖；
[0013] 圖5為對陣面電平的不同處理圖；
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局 限于所述實(shí)施實(shí)例。
[0015]本發(fā)明方法通過在其基本周期單元中引入能夠控制插入損耗的結(jié)構(gòu)變量，并增大 插入損耗幅度變化范圍，同時(shí)保證在整個(gè)變量變化范圍內(nèi)，引入的相位誤差保持低于一定 值。在保證滿足相位補(bǔ)償?shù)那闆r下，通過改變陣面各單元插入損耗的大小實(shí)現(xiàn)不同陣面電 平分布完成對反射陣列天線副瓣電平的控制。
[0016] 圖1為本發(fā)明采用的正向饋電方式側(cè)視圖。饋源101位于反射陣面102中屯、正上方。
[0017]圖2為本發(fā)明方法所采用的反射陣列基本周期單元的俯視圖和側(cè)視圖。該單元由 =層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，分別為201和202金屬貼片層，203介質(zhì)層W及204金屬地板支撐層。該單元工 作在IT化。其中介質(zhì)203的介電常數(shù)為2.48，損耗正切角為0.01，厚度11為30郵1。201、202和 204使用金屬侶，并采用表面阻抗邊界，其阻抗Zsr=O. 301+jO. 345Q?；局芷趩卧獮榉叫?單元，整體的大小P= 120皿。201和202為兩個(gè)諧振單元，線寬W都為扣m，兩者之間的縫隙g= 祉m。通過改變201的半徑L控制單元的反射相位，同時(shí)，在需要的反射相位滿足的條件下，通 過控制202支節(jié)P來改變兩個(gè)諧振結(jié)構(gòu)之間能量的禪合強(qiáng)度W實(shí)現(xiàn)對于插入損耗的控制并 同時(shí)保證反射相位僅僅受到一定程度內(nèi)的影響。
[0018] 圖3為平行于Y軸的電場照射到單元上，改變L和巧時(shí)，單元的插入損耗變化。由圖可 知，當(dāng)1固定時(shí)，改變9>能夠很大程度的改變插入損耗的變化范圍，最大變化范圍甚至達(dá)到-20地左右，為設(shè)計(jì)不同的陣面電平分布提供了基礎(chǔ)條件。
[0019] 圖4為平行于Y軸的電場照射到單元上，改變L和師寸，單元的反射相位變化。由圖可 知，當(dāng)口固定時(shí)，改變L能夠獲得大于360度的相位變化范圍，滿足反射陣列相位設(shè)計(jì)的基本 要求。同時(shí)，當(dāng)1固定時(shí)，改變9^時(shí)引入的反射相位變化在一定范圍內(nèi)幾乎可^忽略不計(jì)，運(yùn) 就為控制副瓣電平的同時(shí)并不影響天線方向圖主瓣提供了可靠的保證。
[0020] 圖5為本發(fā)明所仿真的實(shí)例對于陣面電平的控制。由于基本單元的不對稱性，設(shè)計(jì) 兩列對稱分布來降低陣列天線的交叉極化。實(shí)例中陣列大小為20X2，F(xiàn)/D= 2。圖中，''標(biāo) 記曲線為不對陣面單元插入損耗采取任何控制所表現(xiàn)出的電平分布，其中，每個(gè)標(biāo)記點(diǎn)為 對應(yīng)陣列單元所表現(xiàn)出的插入損耗加上由于距離所造成的損耗。其中，距離所造成的損耗 與位于陣列中屯、的參考單元進(jìn)行歸一化處理。'?'標(biāo)記曲線為希望設(shè)計(jì)出的陣面電平分 布，通過設(shè)計(jì)成"錐削"分布W達(dá)到降低副瓣電平的效果。'?'標(biāo)記曲線為實(shí)際控制實(shí)現(xiàn)的 陣面電平分布，與理想的分布基本保持一致，同時(shí)，引入的相位誤差為389度，平均于每個(gè)單 元相位誤差低于10度，保證了設(shè)計(jì)的可行性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種可控副瓣電平的反射陣天線，該天線包括介質(zhì)層、位于介質(zhì)層上方的反射陣列、 位于介質(zhì)層下方的金屬地板，所述反射陣列包括多個(gè)反射陣元，反射陣元為金屬貼片，其特 征在于反射陣元包括環(huán)形貼片（201)和位于環(huán)形貼片內(nèi)且中心對稱的"Z"形貼片（202)，所 述"Z"形貼片的頂部和底部為同心圓弧形，且與環(huán)形貼片共中心。2. 如權(quán)利要求1所述的一種可控副瓣電平的反射陣天線，其特征在于所述環(huán)形貼片為 圓環(huán)形或方環(huán)形。3. -種用于可控副瓣電平反射陣天線的副瓣電平控制方法，該方法為通過調(diào)節(jié)"Z"形 貼片的頂部和底部弧形的弧度來調(diào)節(jié)該反射天線的插入損耗;通過調(diào)節(jié)環(huán)形貼片的半徑大 小來調(diào)節(jié)反射天線的相位。
【專利摘要】該發(fā)明公開了一種可控副瓣電平的反射陣天線及方法，屬于無線通信技術(shù)、雷達(dá)技術(shù)、成像技術(shù)領(lǐng)域。通過在其基本周期單元中引入能夠控制插入損耗的結(jié)構(gòu)變量，并增大插入損耗幅度變化范圍，同時(shí)保證在整個(gè)變量變化范圍內(nèi)，引入的相位誤差保持低于一定值。在保證滿足相位補(bǔ)償?shù)那闆r下，通過改變陣面各單元插入損耗的大小實(shí)現(xiàn)不同陣面電平分布完成對反射陣列天線副瓣電平的控制。結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)簡單，加工方便，可用于微波、毫米波甚至太赫茲等各個(gè)頻段。該發(fā)明方法首次提出了反射陣列天線通過控制陣面各單元插入損耗的大小實(shí)現(xiàn)對于副瓣電平的控制。
【IPC分類】H01Q19/10, H01Q15/14
【公開號】CN105428819
【申請?zhí)枴緾N201510837412
【發(fā)明人】屈世偉, 陳龍, 易歡, 楊仕文, 聶在平
【申請人】電子科技大學(xué)
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年11月26日