一种基于相位延迟线型反射单元的反射阵天线的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于天线技术领域，设及一种微带反射阵天线，尤其是一种基于相位延迟 线型反射单元的反射阵天线。
【背景技术】
[0002] 近年来微带反射阵天线技术由于其突出的优势在雷达和通讯领域得到广泛的应 用。然而反射阵天线也有一些不足的地方，最重要的就是它的带宽相对比较低。引起反射 阵天线带宽低的原因有两个：微带天线单元本身的窄带特性和馈源与反射单元之间路径的 电长度不是常数。对于中等尺寸口径的反射阵天线来说，第一个原因是最主要的。
[0003] 为了克服反射阵天线频带窄的不足，前人提出了很多种方法。其中使用具有大 范围的线性相位响应特性的反射单元能提高反射阵天线的带宽。现有许多方法可W实现 大范围线性相位响应特性，如相位延迟线型反射单元、加厚介质基板和多层结构型反射 单元。从结构加工方面上考虑，相位延迟线型反射单元有一定的优势。现有技术虽然提 出了一些相位延迟线型反射单元能在一定程度上提高反射阵天线的带宽（请参见参考 文南犬比Hasani,M.Kamyab,andA.Mirkamali,"Lowcross-polarizationreflectarray antenna, "IEEETrans.AntennasPropag. ,vol. 59,no. 5,pp. 1752 - 1756,May2011W及 参考文南犬R.ShamsaeeandZ.Atlasbaf,"Designandimplementationofabroadband singleIsyercircul曰rlypolarizedreflectarray曰ntenn曰，''IEEEAntenn曰sWireless Propag.Lett.，vol. 11，pp. 973 - 976, 2012)，但是相比较其他提高反射阵天线带宽的方法 没有明显优势。现有的相位延迟线型反射单元采用的谐振结构有圆贴片或者圆环结构，不 能进一步地提高反射阵的增益带宽，同时还存在交叉极化分量较大的缺点，使得相位延迟 线单元型微带反射阵天线还存在一定的局限性。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于，为克服现有技术的缺陷，从而提供一种新型的基于相位延迟 线型反射单元型的微带反射阵天线，能够实现更宽的增益带宽，同时还能抑制反射阵天线 的交叉极化分量。 阳〇化]为了实现上述目的，本发明提供了一种基于相位延迟线型反射单元型的反射阵天 线，所述反射阵天线包括：馈源角锥卿趴和反射面阵列；
[0006] 所述反射面阵列包括：若干相位延迟线型反射单元，且各个相位延迟线型反射单 元W镜面对称的方式周期布置于基板上表面；
[0007] 所述相位延迟线型反射单元包括微带贴片和底板，该相位延迟线型反射单元的微 带贴片进一步包含：嵌套放置的内圆环和外圆环，及两条相位延迟线；其中，内圆环和外圆 环上分别设置两个缝隙，内圆环的两个缝隙的连线为内圆环的一条直径，且外圆环的两个 缝隙的连线为外圆环的一条直径；
[0008] 所述的两条相位延迟线分别通过位于外圆环上的连接点与外圆环连接，且两个连 接点的连线为外圆环的一条直径，两个连接点连线得到的直径平行于极化方向。 阳009] 可选的，上述底板包括如下=层结构：介质基板、泡沫层和接地板；其中，所述微 带贴片采用镜面对称的方式布放于所述介质基板的上表面，且所述介质基板的下表面与所 述泡沫层的上表面接触，所述泡沫层的下表面与所述接地板相接触。
[0010] 上述位于内圆环上的两个缝隙的连线形成的直径为第一直径，位于外圆环上的两 个缝隙连线形成的直径为第二直径；所述第一直径和第二直径垂直。
[0011] 上述第一直径平行于极化方向，同时第二直径垂直于极化方向。
[0012] 上述两条相位延迟线的长度相同，且通过改变两条相位延迟线的长度进而补偿路 径引起的相位差。 阳01引上述内圆环和外圆环的谐振频率不同，通过控制内圆环和外圆环的尺寸进而使内 圆环和外圆环禪合至设定的工作频率；通过控制内圆环和外圆环上缝隙的开缝的尺寸进而 优化相位延迟线型反射单元的谐振频率处的频率响应特性。
[0014] 可选的，当选定天线中屯、工作频率为IOGHz，且相位延迟型反射单元的周期为0. 5 倍波长时：所述内圆环和外圆环的缝隙的开缝大小均为0. 6毫米；且内圆环外径为1. 8毫 米，宽度为0. 88毫米；外圆环的外径为4毫米，宽度为0. 8毫米。
[0015] 上述的两条相位延迟线分别于外圆环通过两个连接点连接，且两个连接点位于外 圆环直径的两端，该直径沿X轴方向（即平行于极化方向）。上述技术方案中，所述的内 圆环上两个缝隙连线形成的直径为第一直径，外圆环上两个缝隙连线形成的直径为第二直 径，其中，第一直径和第二直径垂直。第一直径沿X轴方向（平行于极化方向），同时第二直 径沿Y轴方向（垂直于极化方向）。
[0016] 与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明能够实现超宽带微带反射面阵列天 线，并且能有效抑制交叉极化分量。
【附图说明】
[0017] 图1-a和1-b为本发明的基于相位延迟线单元型微带反射阵天线的示意图，其中 图1-b是图1-a中的任意一个相位延迟反射单元的局部放大图；
[0018] 图2-a和2-b为本发明的相位延迟线单元型微带反射阵天线中一个微带反射单元 的结构示意图，其中图2-b是图2-a的侧视图；
[0019] 图3为微带反射单元的反射相位随相位延迟线长度变化情况图；
[0020] 图4为本发明的相位延迟线单元型微带反射阵天线的设计原理图； 阳02U 图5为天线在IOGHz和IlGHz处E面的主极化和交叉极化方向图； 阳02引图6为天线在IOGHz和IlGHz处H面的主极化和交叉极化方向图；
[0023] 图7为天线最大增益随频率变化情况图。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细介绍。
[0025] 为了更好的理解本发明的技术方案，W下结合附图对本发明的实施方式作进一步 描述。
[00%] 本发明设计了一个相位延迟线型反射单元结构来提高微带反射阵天线的带宽，实 现超宽带天线。
[0027]实施例
[00測如图1-a和1-b所示，本发明的相位延迟线单元型微带反射阵天线有9X9个微带 反射单元结构组成，它们是通过镜面对称的方式进行排列的。运种排列方式能够有效地降 低反射面阵列天线的交叉极化分量，原理是相邻的反射单元通过将相位延迟线上交叉极化 方向的线电流部分抵消的方法来降低天线的交叉极化分量。
[0029] 反射阵天线设计过程分为两步，第一步为反射单元设计，第二步为反射面阵列设 计。
[0030] 第一步，反射单元设计。选定天线中屯、工作频率为lOGHz，如图2-a和2-b所示，反 射单元的周期为0. 5倍波长，即15毫米。贴片单元由谐振结构和相位延迟线组成，其中谐 振结构由两个大小不同的开缝圆环嵌套而成，内部的圆环开缝位置在X轴方向上，外部圆 环开缝位置在Y轴方向上。谐振结构尺寸设计如下：内外环开缝大小为0.6毫米，内环外径 为1. 8毫米，宽度为0. 88毫米，外环外径为4毫米，宽度为0. 8毫米，并且谐振结构尺寸保 持不变。反射单元通过改变相位延迟线的长度来控制反射相位，从而补偿路径差引起的相 位差。相位延迟线的长度用相位延迟线转过的角度0表示。微带贴片放置于单层介质基 板上，介质