[发明专利]一种平面反射阵天线的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及高增益天线，尤其涉及一种平面反射阵天线的设计方法。

背景技术

现有的高增益天线主要有两种类型，一种是阵列天线，另一种是反射面天线。阵列天线是按照一定的幅度和相位进行分配的多个天线的组合，这种天线组合激励多个辐射单元，从而实现了信号的高增益。各辐射单元的激励幅度和相位由馈电网络控制。通常，天线信号的增益要求越高，所需的辐射单元数目就越多，这样就导致馈电网越复杂。复杂的馈电网路一方面会增大电气设计和物理布局的难度，导致结构和重量方面的不利影响，另一方面复杂的馈电损耗也会降低天线的效率。

反射面天线包括抛物面天线和平面反射阵天线，虽然省去了复杂的馈电网络，但是其置于反射面前方焦点处的馈源使得天线的整体轮廓高度达到数倍工作波长，因此，其结构导致安装和携带麻烦。传统的抛物面天线，为了减小口径深度，就得增加焦距（馈源到反射面的距离），实际上整个天线的尺寸并没有减小。

因此，目前平面反射阵天线的研究重点是：在减小天线整体尺寸的同时减轻天线的重量，进一步便于在移动中进行通信。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种平面反射阵天线的设计方法。

其采取的技术方案是：

一种平面反射阵天线的设计方法，包括如下几方面：

1）用平面印刷电路板替代了全金属的旋转抛物面或抛物柱面；

2）采用周期性的、晶格化的EBG结构；

3）采用周期性边界条件建模仿真方法；

4）采用仿真软件HFSS和板图设计软件protel DXP，并将HFSS仿真设计结果自动转化为protel设计板图。

选用的材料是损耗小、不易变形、交调小的军品级板材。

所述周期边界条件建模仿真，就是以局部替代整体的仿真方法。

晶格化的EBG结构中，晶格中对每一个单元激励的幅度和相位是可以任意赋值的。

本发明具有以下有益效果：1、将原来的抛物面替换成平面印刷电路板，降低了天线的加工难度和成本、减小了天线尺寸和重量；便于天线调试和性能优化；使移动中通信更加方便。2、高增益、低剖面，易于实现多波束和波束赋形。3、能有效抑制栅瓣、控制副瓣电平，显著提高通信系统的抗干扰能力。4、体积小、重量轻，易于实现和通信设备的一体化设计（包括共形设计），结构紧凑；易于实现移动通信。5、能够适应高原、沿海等恶劣的地理、气候条件；可靠性高，维护周期长（或免维护）。6、成本低廉，便于批量生产和广泛使用。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细的描述。

本平面反射阵天线设计方法，包括如下几方面：

一，用平面印刷电路板替代了传统反射面天线中的全金属的旋转抛物面或抛物柱面等。

二，采用了周期性的、晶格化的EBG结构。晶格中对每一个单元激励的幅度和相位是可以任意赋值的，能够有效地抑制栅瓣，比切比雪夫阵列具有更明显的灵活性。

三，采用全新的周期性边界条件建模仿真方法。所谓周期边界条件建模仿真，就是以局部替代整体的仿真方法，阵列单元数越多，越能体现出该方法的优势。

四，采用业界公认的仿真软件HFSS和板图设计软件protel DXP。并将HFSS仿真设计结果自动转化为protel设计板图。

五，另外在选材方面，选用损耗小、不易变形、交调小的军品级板材。

本发明采用了全新的周期性边界条件建模方法，能够在保证天线性能、降低研发成本的前提下，明显缩短研发周期。将可变周期，离散化反射面原理和技术用于天线设计，为更加方便地抑制栅瓣、控制副瓣、波束控制等提供保障。将传统的微波平面电路的设计理念、方法、手段引入天线设计，使天线的轮廓高度急剧降低、可靠性显著提高变为现实。