一種寬頻帶折疊反射陣天線的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于天線技術領域，具體涉及一種具有寬頻帶特性的折疊反射陣天線。
【背景技術】
[0002]高增益陣列天線在現代無線通訊、雷達系統及宇宙探險領域扮演著越發重要的角色。拋物面天線及傳統的相控陣天線該類天線中最普及的兩種天線形式。但是，拋物面天線因其非平面結構的笨拙機身使其體積不夠緊湊，嚴重挑戰了高集成要求下的系統的負荷能力。而傳統相控陣天線因其昂貴的T/R組件或是復雜的饋電網絡制約著其應用范圍。
[0003]平面反射陣天線在此基礎上應運而生，它由初級饋源及平面陣面構成，通過控制平面上各個微帶單元的尺寸或者旋轉角度實現不同的相移量以實現電場在指定方向同相疊加。但是其初級饋源喇叭與陣面之間的距離往往需要與陣面直徑相比擬的高低，大于大型的反射陣天線，這極大的降低了該天線的緊湊性。
[0004]直到2002年，ff.Menzel及D.Pilz提出了折疊反射陣的概念，該天線在傳統反射陣天線的基礎上加入了偶極子單元構成的極化選擇柵極板，對于平行于偶極子方向的極化電磁場全反射，而對于垂直偶極子方向的極化電磁場全透射。陣面上的微帶單元在進行相位補償的同時也要實現電場極化扭轉90度。相比于傳統反射陣天線，該天線可在軸向減少一半的高度，具有高增益，結構緊湊，體積小，易集成及交叉極化低等優點，因此，它在現代無線通訊、雷達系統、成像及宇宙勘探領域有著潛在的應用價值。
[0005]目前，許多折疊反射陣天線被設計并應用與通訊或雷達系統中，其中有具有多波束功能的、可實現波束賦形的、可通過機械方式實現波束掃描的。但是，其窄頻帶特性沒有有效的解決，目前已發表的關于折疊反射陣天線的3dB增益帶寬都沒有超過10%，這極大的限制著其在目前及將來高性能系統中的應用。
[0006]基于上述技術背景，在實際工程應用中，急需一種具有寬頻帶特性的折疊反射陣，以滿足現在及將來通訊及雷達系統中日益嚴格的高性能要求，從而充分發揮折疊反射陣的高增益、低損耗、結構緊湊、交叉極化低等優點。本發明正是針對該需求而提出。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是提供一種寬頻帶的折疊反射陣天線。該天線具有高增益、低損耗、結構緊湊、交叉極化低等優點，更為重要的是，該天線具有良好的寬頻帶特性從而可應用于高性能通訊或雷達系統中。
[0008]本發明具體采用如下技術方案:
[0009]一種寬頻帶折疊反射陣天線，其結構如圖1、圖2所示，包括饋源101、極化柵板104及主陣面103，所述饋源101位于所述主陣面103的幾何中心處，所述極化柵板104位于主陣面的正上方；所述主陣面103由多個形狀相同、尺寸不一的反射陣單元構成；所述反射陣單元的結構如圖3、圖4所示，其由上至下依次由上層金屬輻射單元401、第一介質層304、下層金屬福射單元402、第二介質層308及接地金屬板405構成；
[0010]所述上層金屬輻射單元為鏡像對稱的平面結構，如圖3所示，其由外至內依次包括外層雙開口金屬矩形環301、中層雙開口金屬矩形環302及位于輻射單元中心的I型偶極子303，所述I型偶極子303由兩個不接觸的“凹”字形金屬貼片構成，所述兩個金屬貼片的“凹”字底邊與所述上層金屬輻射單元的鏡像對稱軸線平行；所述外層雙開口金屬矩形環的兩個開口分別位于其垂直于所述鏡像對稱的軸線的兩條邊上，所述中層雙開口金屬矩形環的兩個開口分別位于其垂直于所述鏡像對稱的軸線的兩條邊上；
[0011]所述下層金屬輻射單元與上層金屬輻射單元的結構及尺寸均相同，且二者的鏡像對稱軸呈正交排布；所述主陣面的所有反射陣單元的上層金屬輻射單元的鏡像對稱軸均平行；所述極化柵板由多個相同的偶極子單元平行排布構成，所述偶極子單元的長邊方向與所述上層金屬輻射單元的鏡像對稱軸的夾角為45° ;所述饋源為線極化天線，其極化方向所在直線與所述偶極子單元的長邊方向平行；
[0012]饋源101輻射的電場極化方向與偶極子陣平行，被反射到陣面103上，通過控制反射陣面103上各個反射陣單元的反射相位，實現相位補償的同時，實現極化扭轉90度，最后波束107穿過極化柵板104在遠場聚焦。
[0013]本發明的特點在于采用的新型雙極化單元可獨立控制兩個正交極化的反射相位，并且保證了兩個極化的反射相位都能實現良好的相移曲線。
[0014]本發明的有益效果是:
[0015]本發明所述的寬頻帶折疊反射陣天線結構簡單，加工方便，可用于微波、毫米波、太赫茲等各個頻段；本發明實現了折疊反射陣天線的寬頻帶特性，充分發揮了折疊反射陣天線的高增益、低損耗、結構緊湊、交叉極化低等優點，可應用于高性能通訊或雷達系統中。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明提供的天線的整體側視剖面圖；
[0017]圖2為為本發明提供的天線陣面俯視圖；
[0018]圖3為本發明中實施過程采用的反射陣單元結構俯視圖；
[0019]圖4為本發明中實施過程采用的反射陣單元結構側視圖；
[0020]圖5為本發明實施例的單元在反射相位隨頻率及參數變化圖；
[0021]圖6為本發明實施例的單元在反射相位隨頻率及參數變化圖；
[0022]圖7為本發明實施例的單元在反射相位隨頻率及參數變化圖；
[0023]圖8為本發明實施例的單元在反射相位隨頻率及參數變化圖；
[0024]圖9為本發明實施例的天線陣面上理想所需的相位分布圖；
[0025]圖10為本發明實施例的天線陣面上理想所需的相位分布圖；
[0026]圖11為本發明實施例的天線E面仿真方向圖；
[0027]圖12為本發明實施例的天線H面仿真方向圖；
[0028]圖13為本發明實施例的天線仿真增益及口徑效率隨頻率變化曲線。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖和實施例，對本發明技術方案進行詳細的說明。
[0030]實施例
[0031]圖1為本實施例折疊反射陣天線整體側視剖面圖，由初始饋源喇叭101，極化選擇柵板104和由大量單元組成的主陣面103構成。所述極化選擇柵板104為印刷有多個平行排布的偶極子微帶單元106的介質板105，所述介質板的介電常數為2.65、厚度為6mm，相鄰偶極子微帶單元的中心橫向間距Lj = 1.6_，單個偶極子微帶單元的寬度wj = 1_。極化選擇柵板104可以全反射與偶極子平行的電場，而與之垂直的電場全透射。該天線的工作原理可如下解釋:喇叭101輻射的電場極化方向與偶極子陣平行，被反射到陣面103上，