[发明专利]一种宽带微带平面反射单元及阵列天线

说明书

本发明公开了一种宽带微带平面反射单元及阵列天线，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布设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两条内层圆弧；中层谐振单元包括两条中层圆弧；外层谐振单元包括两条外层圆弧；每个中层圆弧的径向厚度为θ₂保持不变，每个外层圆弧的径向厚度为θ₃大于每条内层圆弧的圆心角为θ₁，且能随同步变化θ₁。本申请仅通过改变变量θ₁，即实现反射单元中反射相位变化，并使变化范围突破360°的限制，进而超过500°，从而能大幅提高反射阵列的宽带。

技术领域

本发明涉及微波与天线技术领域，特别是一种宽带微带平面反射单元及阵列天线。

背景技术

对于大多数雷达和远距离通信系统，对高增益天线的需求与日俱增，其中，抛物面天线和阵列天线发挥着重要作用。传统的抛物面天线具有增益高，方向性强，工作频带宽的优点，但是体积大、重量大，加工难度高；对于高增益阵列天线，依靠馈电网络的调控，可以满足大角度的波束电扫描的需求，但是阵列天线馈电网络复杂、造价非常高、外形庞大笨重。这些缺点严重限制了这两种传统高增益天线在雷达和远距离通信系统中的应用。在这种背景下，平面反射阵列天线应运而生，它采用与抛物面天线相同的馈电方式又有阵列天线的平面结构，且重量小、体积小、加工简单、成本低、性能多样等优点，使得平面反射阵列天线有广阔的应用前景。

但是，带宽窄是平面反射阵列天线的一个突出问题，对于中小型尺寸的天线而言，发射单元的带宽窄是限制天线整体带宽窄的主要因素。为了实现阵列单元的宽带化，需要对天线单元进行合理设计，从而提高整个反射阵列的带宽。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种宽带微带平面反射单元及阵列天线，该宽带微带平面反射单元及阵列天线能使每个微带反射单元的相位变化范围突破360°的限制，进而超过500°，从而能大幅提高反射阵列的宽带。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种宽带微带平面反射单元，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，每个中层圆弧的径向厚度为θ₂，每个外层圆弧的径向厚度为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，且θ₃能随θ₁同步变化。

θ₃＝θ₁-16°。

θ₂角度固定，通过调节θ₁和θ₃的大小，进而调节反射相位大小。