[发明专利]一种圆极化波束电扫描反射阵天线

说明书

本发明公开了一种圆极化波束电扫描反射阵天线，包括基本天线、调节基本天线谐振的附加结构、控制附加结构电接入的射频开关器件、位于基本天线背面且用以实现开关控制的直流偏置电路。通过射频开关控制附加调谐结构的接入，实现单元的圆极化工作及其工作模式的切换。利用基本天线工作模式的电场分布特征，简化反射阵天线单元的结构，表现为其中调节谐振的附加结构和射频开关的数量都得以减少，实现了电扫描圆极化反射阵天线单元复杂度的降低，缩减了反射阵列天线的实现难度和加工制造成本。

技术领域

本发明涉及微波毫米波领域，具体涉及一种圆极化波束电扫描反射阵天线。

背景技术

具有动态可调节波束指向的高增益天线，在军民不同应用场合中，都有着广泛的实际需求。电扫描反射阵天线的研究也因此受到广泛关注。同时，圆极化波的应用可以减轻信道对电磁波极化的影响，有效解决可能的收发天线极化失配问题。因此，研制具有圆极化辐射特性的波束电扫描反射阵天线，对雷达、下一代通信等军民系统都有着重要意义。通常来说，圆极化反射阵天线的波束成型，是根据经典的单元旋转法来设计相应的每个反射阵单元的相位。

而到目前为止，绝大部分的电控的圆极化反射阵天线的波束扫描技术，都是基于上述单元旋转方法的直接扩展。而对于此类电扫描圆极化反射阵设计，就要求其反射单元在结构上具备旋转对称性，以实现电控的单元几何旋转。这使得所设计电扫描圆极化反射阵单元具有较复杂的结构，并且需要配备相当数量的射频开关器件，来维持结构上的旋转对称，这也在实现难度和制造成本等不同方面，限制了大规模电扫描圆极化反射阵天线的研发和制备。

发明内容

技术问题：本发明提出了一种圆极化波束电扫描反射阵天线，可以将现有技术中对调谐附加结构和射频开关器件的数量需求减半。

技术方案：为达到此目的，本发明的一种电扫描反射阵天线单元采用以下技术方案：

该电扫描反射阵天线单元主要包括基本天线结构、调节基本天线谐振的附加结构、控制附加结构电接入的射频开关器件、位于基本天线背面且用以实现开关控制的直流偏置电路；基本天线结构由顺序叠放的第一金属层、第一介质层以及第二金属层构成；天线调谐附加结构由连接第一金属层和第二金属层的第一金属化过孔构成；射频开关器件焊接安装在第一金属层的上表面；地板由第二金属层构成；直流偏置电路由顺序叠放的第二金属层、第二介质层和第三金属层构成；第二金属化过孔穿过第一介质层、第二金属层、粘结片层、第二介质层并连接第一金属层和第三金属层连入基本天线结构。

其中：

所述的基本天线结构上面的第一金属层是的圆形微带贴片天线，其直径接近半个工作频率下对应的波长，使得该圆形微带贴片工作在基模状态。

所述电扫描反射阵天线单元工作模式为圆极化。

所述第一金属层，在圆形微带贴片天线的半径上某一点引入由第一金属化过孔构成的短路探针，通过连接第一金属层和第三金属层的第二金属化过孔来改圆形微带贴片天线的谐振频率，而该短路探针的接入与否，受到一个射频开关器件的控制。

所述的调节基本天线谐振的附加结构使用两个由第一金属化过孔构成的短路探针，并且两个短路探针中心处于圆形微带天线圆心的两个相互垂直的径向方向上。

所述的两个短路探针对应的射频开关施加不同的偏置电压，可以使得某一个短路探针接入，而另一个则空闲、近乎无实际作用，又因为两个短路探针中心处于圆形微带贴片天线的两个垂直的径向方向上，因此可以实现单元的圆极化工作。

所述射频开关器件为PIN二极管，射频开关器件位于第一金属层的上表面。

所述的直流偏置电路，通过所述直流偏置电路对所述两个调谐附加结构施加不同的偏置条件，得到不同的短路探针接入状态，可以调控反射阵单元的圆极化相位。