[发明专利]一种动态多频多波束空间任意扫描反射阵

说明书

本发明公开了一种动态多频多波束空间任意扫描反射阵，包括馈源喇叭、堆叠的多层反射阵列以及加载在阵列上的控制激励模块；每一层阵列上加载的可重构表面可以灵活地构建出反射阵列单元，以适应不同频段、不同空间辐射方向的工作要求，实现多频段工作以及波束的任意方向辐射；多层结构实现多频工作，各自工作频段内空间波束指向可分别设计，实现分频分波束的效果；该阵列的反射阵列单元可实现动态调控，可以实现反射波束的空间任意方向动态扫描。

技术领域

本发明涉及电子通信领域，特别是一种动态多频多波束空间任意扫描反射阵。

背景技术

平面反射阵列（Flat Reflectarray）是一种将反射抛物面和阵列天线相结合的一种天线形式。通过设计或控制阵列上每个单元的结构参数来修正反射相位，使其在远场某一方向获得等相位面，获得该方向上的辐射波束。该类型的反射阵列相比与传统的反射抛物面和阵列天线相比用有诸多优点：无复杂的馈电或功分网络，能量传输效率更高，损耗较小；二维结构剖面低、占用空间小、质量轻、加工简单且成本低；能实现折叠与展开，便于空间应用；有较高的交叉极化性能。最重要的是，平面反射阵列拥有灵活的可设计性，通过调控表面反射单元的结构尺寸，可以适应不同频段、不同波束指向的要求。

而随着现代雷达，卫星通信和航天技术的飞速发展，人们对于高增益、可重构、多复用天线的需求越来越高。而平面反射阵列有着固有缺点：馈源到阵面各个反射单元的路程差是关于频率的函数，所以随着频率的变化，各个反射单元需要补偿的空间相位差也随之变化。而反射单元是固定尺寸的金属贴片，频率的偏差超出设计，必将导致增益下降、波束偏差等问题，使得传统的平面反射阵列存在固有的窄带工作特性，难以实现宽频、多频工作。另外，结构固定的传统平面反射阵列要改变波束辐射方向，只能通过机械旋转的方式，反应慢、响应迟滞、结构笨拙，更无法实现波束的动态扫描。再加上阵列上密集的金属结构，使得阵列的隐身性能大大降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种动态多频多波束空间任意扫描反射阵，本发明结构可以灵活地组成各种所需要的反射阵列，以适应不同的工作要求；多层结构实现多频工作；并且该阵列的反射阵列单元可实现动态调控，对于每个频段可以实现反射波束的空间任意方向动态扫描。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:

根据本发明提出的一种动态多频多波束空间任意扫描反射阵，包括馈源喇叭、多层反射阵列以及控制激励模块，多层反射阵列包括多个层层堆叠的反射阵列，反射阵列的表面加载了紧密排列的可重构像素，被激励的可重构像素组成反射阵列单元，其中，

控制激励模块，用于控制激励可重构像素，实现反射阵列单元排列的动态变化，以实现辐射波束的动态扫描；

馈源喇叭，用于照射反射阵列单元，每个反射阵列单元能够修正相位延迟，补偿馈源照射到反射阵列表面的空间相位差，使得某一个远场方向获得反射波等相位面，实现同相相加，由此得到该方向上的辐射波束。

作为本发明所述的一种动态多频多波束空间任意扫描反射阵进一步优化方案，可重构像素为固态等离子体。

作为本发明所述的一种动态多频多波束空间任意扫描反射阵进一步优化方案，可重构像素之间有隔离层隔开,通过在可重构像素的两端加载偏置电压进行激励。

作为本发明所述的一种动态多频多波束空间任意扫描反射阵进一步优化方案，未被激励的可重构像素表现出介质特性，被激励的可重构像素表现出类金属特性。

作为本发明所述的一种动态多频多波束空间任意扫描反射阵进一步优化方案，每一层反射阵列表面上都能组建出预先设计好的反射阵列单元排布，多层反射阵列共同组成双频段或多频段反射阵列，并且在相应频段内形成任意空间方向的反射波束；即实现在同一时刻，针对不同频段形成不同空间指向的反射波束，实现分频分波束的效果,达到空间多频多波束扫描的目的。