[发明专利]一种极化旋转方向回溯阵列

说明书

本发明公开了一种极化旋转方向回溯阵列，由双馈方形贴片、相位共轭混频器、本振功分器构成。本发明可用于微波毫米波通信系统、射频识别、无线能量传输中。其优点是可以对任意方向来波回溯其正交极化波、相位共轭电路结构简易、本振抑制度高、低成本、加工周期快。

技术领域

本发明属于微波毫米波系统领域，尤其涉及微波毫米波系统中的方向回溯阵列。

背景技术

方向回溯阵列具有在不知道来波方向的前提下，自动转发一束指向来波方向的信号。由于其具有不需要复杂的信号处理设备而自动追踪来波方向的特性，因此其在无线通信，无线能量传输，射频传输等领域中具有较大的应用前景。

现有的方向回溯阵列一般同频收发，因此多采用正交极化方式进行收发隔离。Luxey C等人公开了一种使用双端口耦合馈电方式实现正交极化收发的方向回溯阵列(Luxey C,Laheurte J M.A retrodirective transponder with polarizationduplexing for dedicated short-range communications[J].IEEE Transactions onMicrowave Theory&Techniques,2014,47(9):1910-1915.)；然而该阵列由于采用双线极化，因此需要收发天线准确的对齐避免极化损耗而不适用于对于移动目标的通信。Choi JH等人设计了一款对于任意极化方式的入射波都发射其正交极化波的回溯阵列(Choi J H,Dong Y,Sun J S,et al.Retrodirective Array Immune to Incident Waves WithArbitrary Polarizations[J].IEEE Transactions on Antennas&Propagation,2013,61(12):6008-6013.)，这种阵列不需要收发天线准确对齐就可以减小极化失配损耗；但是该阵列馈电系统复杂，每一路都需要四个混频器，四个放大器，和两段相位延迟线，其实用性受到限制。

发明内容

本发明的目的是提出一种极化旋转方向回溯阵列，对于任意入射波都回溯其正交极化波，减小极化失配损耗，同时简化相位共轭电路结构，使整个结构紧凑可靠。

本发明的技术方案是：一种极化旋转方向回溯阵列，包括M个极化旋转方向回溯子单元、M路功分器、本振源；所述的M为大于等于3的整数；所述的极化旋转方向回溯子单元由双馈双极化贴片天线以及相位共轭混频器组成；所述的双馈贴片天线与相位共轭混频器通过两条等长第一射频电缆线连接在一起；所述的相位共轭混频器与M路功分器制备在同一张介质基板上；所述的本振源通过第二射频电缆线连接到M路功分器的输入端口。

进一步的，所述的相位共轭混频器由介质基板印制在介质基板上的两个射频滤波器、3dB耦合器、相位延迟线、本振滤波器、匹配枝节、两个射频同轴端口、二极管对组成；所述的相位共轭混器本振频率为射频频率的两倍，中频频率和射频频率相同；所述相位延迟线其长度为四分之一射频波长；每个射频同轴端口、射频滤波器和3dB耦合器采用等长度的微带线连接并中心对称放置。

进一步的，所述的射频滤波器由两个非对称抽头和两个弯折谐振器构成；在弯折谐振器上开有两个C形槽，C形槽的尺寸经过适当调整使射频滤波器的一个带外零点落在本振频率上。

本发明的优点和有益效果：

(1)本发明具有对于任意入射极化波，回溯其正交极化波，避免了普通的分极化双工系统由于收发天线极化失配产生的损耗。

(2)本发明具有结构紧凑的特性。本发明利用3dB耦合器两个端口的固有相位差和一条相位延迟线，实现了两个端口输出180°的固有相位差，同时收发天线采用一个天线实现，收发端口也采用相同的端口实现。因此本发明只需要一个混频器，一个双端口天线即可实现极化旋转和方向回溯的功能。