[发明专利]一种宽带微带平面反射单元及阵列天线

权利要求书

1.一种宽带微带平面反射单元，用于形成宽带微带平面反射阵列天线，其特征在于：包括微带移相单元、介质基板和金属地板；

微带移相单元和金属地板分别印刷在介质基板的顶面和底面；

微带移相单元包括从内至外依次同心布设的内层谐振单元、中层谐振单元和外层谐振单元；

内层谐振单元包括直线金属带和对称布设在直线金属带两端的两条内层圆弧；

中层谐振单元包括位于两条内层圆弧外侧的两条中层圆弧；

外层谐振单元包括位于两条中层圆弧外侧的两条外层圆弧；

假设直线金属带所在长度方向为u轴，直线金属带的中心点为O₁，假设过中心点O₁且垂直于直线金属带长度方向的轴为v轴；每条内层圆弧的圆心角为θ₁，每个中层圆弧的圆心角为θ₂，每个外层圆弧的圆心角为θ₃；

则两条内层圆弧、两条中层圆弧和两条外层圆弧均关于u轴和v轴对称，且圆心均为O₁；同时，θ₃θ₁，不同宽带微带平面反射单元的θ₃和θ₁不同，θ₃能随θ₁同步变化。

2.根据权利要求1所述的宽带微带平面反射单元，其特征在于：θ₁＝θ₃-16°。

3.根据权利要求2所述的宽带微带平面反射单元，其特征在于：对于不同宽带微带平面反射单元，θ₂角度固定，通过调节不同宽带微带平面反射单元中θ₁和θ₃的大小，进而调节宽带微带平面反射阵列天线的反射相位大小。

4.根据权利要求1所述的宽带微带平面反射单元，其特征在于：假设每条内层圆弧的径向厚度为w₁，每个中层圆弧的径向厚度为w₂，每个外层圆弧的径向厚度为w₃；则w₁w₂，且w₁w₃。

5.根据权利要求4所述的宽带微带平面反射单元，其特征在于：w₂＝w₃。

6.一种宽带微带平面反射阵列天线，其特征在于：包括馈源和反射阵面；馈源指向反射阵面的正中心O，用于对反射阵面进行空间馈电；

反射阵面由权利要求1-5任一项所述的宽带微带平面反射单元呈n×n的阵列排布形成，其中，n≥2。

7.根据权利要求6所述的宽带微带平面反射阵列天线，其特征在于：每个宽带微带平面反射单元的周期P均为入射波中心频率波长的0.5倍。

8.根据权利要求6所述的宽带微带平面反射阵列天线，其特征在于：馈源的形状为角锥喇叭状，馈源的馈电方式为正向馈电。

9.根据权利要求6所述的宽带微带平面反射阵列天线，其特征在于：通过调节每个宽带微带平面反射单元中θ₁和θ₃的大小，进而调节对应每个宽带微带平面反射单元的反射相位大小，使得反射相位的变化范围超过500°。

10.根据权利要求9所述的宽带微带平面反射阵列天线，其特征在于：反射阵面中第i个宽带微带平面反射单元中θ₁的计算方法，包括如下步骤：

步骤1、建立θ₁与相位变化曲线：将第i个宽带微带平面反射单元中的θ₁从60°按照设定角度间隔增加到170°，在每个设定角度点均通过测量得到对应的反射相位数据；其中，1≤i≤n²；然后，将得到的所有反射相位数据与对应设定角度点进行线性拟合，进而得到θ₁与相位变化曲线；

步骤2、计算补偿相位：采用如下公式(1)对第i个宽带微带平面反射单元所需要的补偿相位进行计算：

式(1)中，(x_i,y_i)为第i个宽带微带反射阵列单元的x向和y向坐标；k₀为电磁波在真空中的传播常数，R_i为馈源与第i个宽带微带反射阵列单元之间的欧氏距离，(θ₀,φ₀)为反射阵面的反射波束指向，θ₀指反射波束指向与Z轴的夹角，其中，z轴是指馈源与反射阵面正中心O的连线；φ₀指反射波束指向与x向的夹角；

步骤3、计算θ₁：将步骤计算的补偿相位代入步骤1建立的相位变化曲线中，进而得到第i个宽带微带平面反射单元中的内层圆弧圆心角θ₁。