[发明专利]一种宽带的变极化反射阵

说明书

一种宽带的变极化反射阵，所述宽带的变极化反射阵由Vivaldi馈源与单层反射阵列组成；所述的Vivaldi馈源，位于所述的单层反射阵列中心正上方；单层反射阵列的平面为x、y平面，Vivaldi馈源位于xoz面内，Vivaldi馈源所在平面与x轴夹角为0度；改变Vivaldi馈源所在平面与x轴正向夹角分别为0°，45°，90°和135°，分别产生x极化、45度极化、y极化以及135度极化的线极化照射波；使得以上四种情形的Vivaldi馈源照射时，变极化反射阵能够分别产生x极化，右旋圆极化，y极化以及左旋圆极化的高增益波束；反射阵平面需要对x极化波及y极化波呈现相位分布，实现变极化反射阵。

技术领域

本发明属于天线技术领域，尤其涉及一种宽带的变极化反射阵。

背景技术

在雷达探测领域，高增益定向天线作为雷达系统的射频终端，其性能直接关乎雷达系统的探测能力。在无线通讯领域，高增益定向天线更是卫星通讯与新一代移动通讯等无线通讯系统的重要组成部分。而在所有的高增益定向天线中，反射阵天线凭借其平面结构、低损耗、低成本等其他口径面天线与阵列天线无法比拟的优势，使得其自提出以来就备受研究人员的关注。

反射阵天线，其原理主要是通过在二维平面上分布准周期单元来补偿相位从而将点源发出的球面波转化为平面波，最终实现高增益定向辐射。从原理中可以看出，反射阵天线主要是依靠准周期单元的电磁谐振来产生相位突变，并以此来补偿馈源到平面反射面的空间相位差。但是电磁谐振单元的带宽往往较窄，这也就从根本上限制了反射阵天线的工作带宽，从而阻碍了反射阵天线的实际应用。除此之外，目前报道的大多数反射阵往往工作于单一的极化状态，即只能工作于线极化或只能工作于圆极化，无法实现多极化模式工作，或是实现变极化工作，这也就无法满足电子系统集成化、集约化、多模式和多极化的发展需求。由此，我们知道，带宽窄、极化状态单一的缺点限制了反射阵天线的应用。本发明旨在拓宽反射阵带宽，同时实现变极化工作，以期拓展反射阵天线的应用范围。

Vivaldi天线是P.J.Gibson于1979年提出的一种端射槽渐变平面天线，槽线按照指数渐变规律向两边展开，因此该天线具有很宽的带宽。

发明内容

本发明的目的在于，设计出极化可变的宽带反射阵天线，来解决以上背景技术部分提到的技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：通过采用蜿蜒的十字交叉型单元来设计宽带的反射阵。此外，我们通过为x、y极化波设置不同的相位分布来实现变极化辐射的目标。具体而言：

一种宽带的变极化反射阵，其特征在于，所述宽带的变极化反射阵由Vivaldi馈源与单层反射阵列组成。所述的Vivaldi馈源，能够在8-18GHz范围内有效辐射线极化波，且位于所述的单层反射阵列中心正上方。主要是基于单层反射阵列的设计，当实施例中由22±6×22±6蜿蜒型十字交叉单元组成，且每个单元尺寸均不一致。为使Vivaldi馈源发出的球面波能够转化为平面波，阵面需要对x极化波及y极化波呈现相位分布；实现变极化反射阵，其核心在于为x、y极化波设置结构21所示的蜿蜒型交叉十字型金属贴片，通过调控交叉十字型臂长l_x与l_y来分别实现对x极化分量和y极化分量的相位调制。单层反射阵列单元对y极化波的反射相移几乎只随着l_y变化，而与l_x无关。也就是说十字型交叉结构的纵向臂长l_y决定y极化波的反射相移。同样地，十字型交叉结构的横向臂长l_x则决定了x极化波的反射相移及8-18GHz范围。

单元周期尺寸为p＝6.8mm。