[发明专利]一种具有光伏发电功能的单层双极化反射阵单元结构

说明书

本发明公开了一种具有光伏发电功能的单层双极化反射阵单元结构，属于反射阵天线与能源交叉技术领域，其特征在于，包括单层PCB板构成的PCB板介质层，在所述PCB板介质层的上表面设置有光伏电池片，在所述PCB板介质层的下表面设置有下层覆铜层；所述PCB板介质层为矩形结构，所述PCB板光伏电池片包括分布于PCB板介质层上表面矩形中心区域四周的右侧光伏电池片、后侧光伏电池片、左侧光伏电池片和前侧光伏电池片；其中：右侧光伏电池片和左侧光伏电池片组成的第一对称部、后侧光伏电池片和前侧光伏电池片组成的第二对称部。本发明可以应用于反射阵的宽带化设计。

技术领域

本发明属于反射阵天线与能源交叉技术领域，具体涉及一种具有光伏发电功能的单层双极化反射阵单元结构。

背景技术

平面反射阵天线是传统相控阵天线和抛物面天线相结合的产物，在现代高增益天线应用场景中，平面反射阵天线占有越来越重要的位置。使用PCB印刷技术，必然导致单元工作带宽较低，扩展反射阵工作带宽是一个很有意义的研究的方向。

目前多数文献在扩展反射阵工作带宽的研究报告中主要使用双层或者多层耦合技术，例如在2016年的文献“Wideband Folded Reflectarray Using Novel ElementsWith High Orthogonal Polarization Isolation”中提出双层多环结构的双极化单元，大大提高了反射阵天线的工作带宽。但是双层结构在实际加工和组装过程中会带来很大误差，同时使用双层PCB板也会增加成本。文献“A Broadband Folded Reflectarray UsingSingle-Layer Three-Dipole Elements”使用一种单层三偶极子单元结构设计反射阵，但是单元结构所能提供的相移量不足360°,同时相移量的线性度非常陡峭，因加工误差造成的单元尺寸变化会对天线性能造成很大影响。

通过新能源领域与无线通信领域的学科交叉，将太阳能电池片与无线通信系统相结合，提出了太阳能电池天线。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题，提出一种具有光伏发电功能的单层双极化反射阵单元结构，可以应用于反射阵的宽带化设计。

本发明的目的是提供一种具有光伏发电功能的单层双极化反射阵单元结构，包括单层PCB板构成的PCB板介质层，在所述PCB板介质层的上表面设置有光伏电池片，在所述PCB板介质层的下表面设置有下层覆铜层；所述PCB板介质层为矩形结构，所述光伏电池片包括分布于PCB板介质层上表面矩形中心区域四周的右侧光伏电池片、后侧光伏电池片、左侧光伏电池片和前侧光伏电池片；其中：右侧光伏电池片和左侧光伏电池片组成的第一对称部、后侧光伏电池片和前侧光伏电池片组成的第二对称部。

优选地，所述右侧光伏电池片和左侧光伏电池片的结构相同，两者均包括一个开口朝向矩形中心区域的远侧[形光伏电池片、两个开口背向矩形中心区域的近侧[形光伏电池片；其中：根据位置关系将背向矩形中心区域的两个近侧[形光伏电池片分为外侧[形光伏电池片和内侧[形光伏电池片；其中，所述远侧[形光伏电池片位于内侧[形光伏电池片的缺口内，所述内侧[形光伏电池片位于外侧[形光伏电池片的缺口内，所述远侧[形光伏电池片、内侧[形光伏电池片和外侧[形光伏电池片均不接触。

优选地，所述后侧光伏电池片和前侧光伏电池片的结构相同，两者均包括一个开口朝向矩形中心区域的E形光伏电池片、位于E形光伏电池片和矩形中心区域之间的异形光伏电池片；所述异形光伏电池片包括位于E形光伏电池片开口侧的水平光伏电池片，所述水平光伏电池片与E形光伏电池片开口相对的中心位置设置有矩形凹槽，所述水平光伏电池片与E形光伏电池片开口相背的中心位置设置有矩形凸起；所述水平光伏电池片的两端均设有L形的光伏电池片，所述L形的光伏电池片位于E形光伏电池片的两侧，所述E形光伏电池片和L形的光伏电池片为一体成形结构。

优选地，所述单层双极化反射阵单元结构的整体尺寸为11×11×3.2mm，工作频率范围为11～15GHz。