毫米波雙層雙頻雙極化平面反射陣列天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種毫米波雙層雙頻雙極化平面反射陣列天線。
【背景技術(shù)】
[0002]由于現(xiàn)代社會(huì)對(duì)大容量通訊系統(tǒng)和高性能雷達(dá)的要求，傳統(tǒng)的拋物面反射天線笨重、體積龐大的劣勢(shì)已經(jīng)日益顯現(xiàn)。為此，國外的學(xué)者提出了陣列反射天線的概念。反射天線具有反射天線和陣列天線共同的優(yōu)勢(shì)，它的基本結(jié)構(gòu)就是由大量的無源諧振或非諧振單元組成的單層或多層周期性陣列，然后由一個(gè)饋源照射這個(gè)陣列，通過調(diào)節(jié)介質(zhì)板上每個(gè)單元對(duì)于入射波的散射相位，使得在特定的方向上的等相位面，從而發(fā)射出方向性極強(qiáng)的波束。
[0003]傳統(tǒng)的多頻應(yīng)用中需要使用多個(gè)對(duì)應(yīng)頻段的平面反射陣天線，因此有體積大，成本高的劣勢(shì)。而傳統(tǒng)的共口徑多頻反射陣一般工作頻段較低，在毫米波段又面臨著，加工容差小，頻率比大、頻間耦合大的問題，應(yīng)用范圍受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種毫米波雙層雙頻雙極化平面反射陣列天線，以解決現(xiàn)有天線加工容差小，頻率比大，頻間耦合大，應(yīng)用范圍受到限制的問題。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種毫米波雙層雙頻雙極化平面反射陣列天線，包括反射板，以及通過支撐架固定在反射板的正面的饋源組，饋源組包括低頻段饋源和高頻段饋源；反射板包括介質(zhì)板，介質(zhì)板上的設(shè)有反射陣列單元，介質(zhì)板的背面設(shè)有金屬板;反射陣列單元包括由至少兩層基板粘合而形成的基板組，基板上均設(shè)有均勻排列的天線移相反射陣列圖層;基板組的背部設(shè)有金屬接地層，金屬接地層固定在金屬板上。
[0006]進(jìn)一步地，第一天線移相反射陣列圖層由至少一個(gè)相同的方形單元、至少一個(gè)相同的十字形單元或至少一個(gè)相同的方環(huán)單元在矩形域內(nèi)以0.4-0.6λ的間隔排列而成。
[0007]進(jìn)一步地，第二天線移相反射陣列圖層由至少一個(gè)相同的方形單元或至少一個(gè)相同的十字形單元在矩形域內(nèi)以0.4-0.6λ的間隔排列而成。
[0008]進(jìn)一步地，天線移相反射陣列圖層為由導(dǎo)電材料構(gòu)成的幾何圖案圖層，導(dǎo)電材料為金屬或非金屬導(dǎo)電材料。
[0009]進(jìn)一步地，方形單元為實(shí)心方形圖層;十字形單元為實(shí)心十字形圖層;方環(huán)單元為中間為實(shí)心方形圖層，外圍為方形圖層環(huán)。
[0010]進(jìn)一步地，方形單元為實(shí)心方形圖層;十字形單元為實(shí)心十字形圖層。
[0011]進(jìn)一步地，天線移相反射陣列圖層的邊長(zhǎng)等于天線工作頻段中心頻率所對(duì)應(yīng)的電磁波波長(zhǎng)的十分之四到十分之六，十字形金屬條和方形金屬環(huán)的線寬大于或等于0.05_。
[0012]進(jìn)一步地，反射陣列單元通過其大小不同的幾何形狀對(duì)反射電磁波的相位進(jìn)行調(diào)制，使得天線對(duì)與反射陣列單元法線方向呈10-75度角度范圍的入射雙極化電磁波具有匯聚能力。
[0013]進(jìn)一步地，反射陣列單元對(duì)不同頻段的雙極化電磁波具有各自獨(dú)立的匯聚能力。
[0014]本發(fā)明的有益效果為:
1、本發(fā)明中方形域內(nèi)的天線移相反射陣列圖層，有良好的雙極化特性，且在兩個(gè)不同頻段的相移量相互獨(dú)立，這種特性保證了反射陣天線可以工作在雙頻正交雙線極化的條件下。本發(fā)明天線同時(shí)具有可在兩個(gè)頻段獨(dú)立工作的特性。
[0015]2、本發(fā)明中采用的雙層結(jié)構(gòu)，可以有效的擴(kuò)展兩個(gè)頻段的反射陣單元的反射相移范圍，并降低反射相位曲線的陡度，從而提高單元的加工容差。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為反射陣列單元的側(cè)面布局結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為第一天線移相反射陣列圖層的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為第二天線移相反射陣列圖層的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5饋源組結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為圖3所示第一天線移相反射陣列圖層在低頻段的相移量隨十字型圖案結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度變化的不意圖；
圖7為圖4所示第二天線移相反射陣列圖層在低頻段的相移量隨方形圖層環(huán)或者方形圖案的長(zhǎng)度變化的示意圖；
圖8為本發(fā)明在低頻段主極化的水平面和俯仰面輻射方向圖；
圖9為本發(fā)明在高頻段主極化的水平面和俯仰面輻射方向圖。
[0017]其中:1、介質(zhì)板；11、金屬板；2、反射陣列單元；21、第一天線移相反射陣列圖層；211、第一方形單元;212、第一十字形單元;213、方環(huán)單元;22、第二天線移相反射陣列圖層；221、第二方形單元;222、第二十字形單元;23、金屬接地層;3、第一基板;31、第二基板;4、支撐架;5、低頻段饋源;51、高頻段饋源。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于【具體實(shí)施方式】的范圍，對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。
[0019]如圖1所示的毫米波雙層雙頻雙極化平面反射陣列天線，包括反射板，以及通過支撐架4固定在反射板的正面的饋源組。其中，饋源組包括低頻段饋源5和高頻段饋源51;反射板包括介質(zhì)板1，介質(zhì)板1上的設(shè)有反射陣列單元2，介質(zhì)板1的背面設(shè)有金屬板11。反射陣列單元2包括由至少兩層基板粘合而形成的基板組，基板上均設(shè)有均勻排列的天線移相反射陣列圖層;基板組的背部設(shè)有金屬接地層23，金屬接地層23固定在金屬板11上。
[0020]本天線通過，通過兩個(gè)正交的標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)端口給饋源組饋電，其中低頻段饋源5采用后接低頻段標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)的多模圓錐喇叭;高頻段饋源51采用后接高頻段標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)的多模圓錐喇叭。低頻段饋源5沿支撐架4放置，與介質(zhì)板1的法線方向成10度的夾角；高頻段饋源51沿支撐架4放置，與介質(zhì)板1的法線方向成15度的夾角。
[0021]本發(fā)明的饋源組采用多模圓錐喇叭加載標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)的形式，兩者通過標(biāo)準(zhǔn)法蘭相連。如圖5所示，低頻段多模喇叭尺寸為D0=7.137mm，Dl=9.787mm，D2=14.787mm，D3 =20.787mm，D4=29.787mm，H0=4mm，Hl=9mm，H2=l6mm，H3=l6mm，饋源通過標(biāo)準(zhǔn)WR28矩形波導(dǎo)口用波導(dǎo)饋電；高頻段多模喇叭尺寸為D0=2.77mm，Dl=3.77mm，D2=5.77mm，D3=6.77mm，D4=8.77mm，H0=4mm，Hl=3.5mm，H2=6mm，H3=4mm，饋源通過標(biāo)準(zhǔn)WR10矩形波導(dǎo)口用波導(dǎo)饋電。