[发明专利]一种左右旋圆极化可重构的微带行波天线阵

说明书

技术领域

本发明属于天线技术领域，涉及一种左右旋圆极化可重构的微带行波天线阵，实现根据需要在左右旋圆极化之间进行切换的要求。

背景技术

对卫星通信和遥感系统来说，为有效传输信息，克服电离层法拉第旋转效应引起的极化畸变，要求天线具有圆极化性能，且同一天线阵面在接收与发射模式下同时工作，这就要求天线具备左旋圆极化和右旋圆极化的工作能力。军用方面，在空间目标预警领域，各国也普遍采用圆极化天线作为基本辐射单元。因此圆极化技术在军用和民用领域都有广泛应用。

天线的极化表征的是在天线辐射时，空间给定点上电场强度矢量的取向随时间变化的特性，并用电场强度矢量的端点随时间变化的轨迹来描述。天线的极化分为线极化、圆极化和椭圆极化三种形式，若采用线极化天线作为接收端时，易产生极化失配现象，从而影响天线收发质量。而圆极化天线具有如下优点：圆极化天线能收任意线极化的来波，圆极化天线辐射的圆极化波也可以由任意极化的天线接收；圆极化天线具有旋向正交性，若天线辐射右旋圆极化波，则只接收右旋圆极化波而不接收左旋圆极化波，反之亦然；利用旋向正交性可达到比较理想的极化隔离；圆极化波入射到对称目标，反射波变换旋向等。正是由于这些特点使圆极化天线具有较强的抗干扰能力，已被广泛应用于电子侦察和干扰、通信和雷达的极化分集工作以及电子对抗等领域。

Matthias K.Fires等人在文献【A reconfigurable slot antenna with switchable polarization，IEEE Microwave and Wireless Components Letters,2003,13(11)：490-492】提供了一种可实现线极化和圆极化转换的多极化可重构天线。该天线主要由一个带有微扰结构的圆环缝隙组成，采用微带短截线耦合馈电，微扰结构通过多个PIN二极管控制其工作状态。例如，控制一些特定的开关闭合和断开可产生左旋圆极化波，而控制另一部分特定的开关闭合和断开可产生右旋圆极化波。这种结构的极化可重构天线布有多个开关，偏置网络设计繁琐，也增大了整体尺寸，无法满足工程实际要求。

Boyon Kim等人在文献【A Novel Single-Feed Circular Microstrip Antenna With Reconfigurable Polarization Capability，IEEE Transactions on Antennas and Propagation,2008,55(3)：630-638】给出了一种通过微带线馈电的多极化可重构微带天线，能实现线极化、左旋圆极化、右旋圆极化之间的切换。但是该天线使用了多个集总元件，并且其微带馈线部分有多个匹配枝节，成本较高且结构复杂。

Xue-Xia Yang等人在文献【A Polarization Reconfigurable Patch Antenna With Loop Slots on the Ground Plane，IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters,2012,11(2):69-72】设计了一种极化可重构方形微带天线。该天线在方形辐射贴片同一边的两个角落对应的接地金属板分别开有一个槽，并在两个槽中分别放置一个开关二极管，通过控制开关的开、闭状态实现极化可重构。但此天线带宽太窄，性能上无优势。

最早的可重构圆极化微带天线采用正交馈电的方式，但这种天线构成天线阵元时，需要复杂的馈电网络来形成圆极化馈电，不易实现，组阵困难。为了解决可重构圆极化微带天线阵馈电网络复杂、增益低、带宽窄、效率低、组阵难等问题，本发明的目的在于提供一种实现左右旋圆极化可重构的微带行波天线阵，使其具有馈电网络简单、宽带、低交叉极化、结构紧凑、易于实现等特点。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明通过选取合适的辐射贴片、布阵形式以及简单的馈电网络来解决问题，采用的技术方案为：