一种双圆极化独立扫描可重构反射阵天线

本发明涉及天线工程，特别是一种双圆极化独立扫描可重构反射阵天线。

背景技术：

1、在无线通信领域中，阵列天线是一种得到广泛使用的高增益天线。近些年间，反射阵天线作为一种新型的低成本阵列天线获得了越来越多的关注和应用。常见的反射阵天线一般采用较为简单的线极化方式实现。然而，随着终端设备的移动和旋转，电磁波的极化方向也会发生旋转，从而导致信息的传输效率降低甚至无法传输。使用圆极化反射阵则可以规避上述的极化偏移问题。

2、在圆极化反射阵的基础上，借助左旋和右旋圆极化的正交性实现的同频双圆极化反射阵能进一步增加可用信道，实现全双工通信或双目标通信。然而，目前的反射阵天线，其双圆极化反射阵仅能产生固定的反射相位。即，在天线被制作出来之后，其仅能产生设计好的某个反射相位，无法改变反射相位，更加无法独立地控制左旋和右旋极化的反射相位，不能实现实时的波束扫描。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明提出了一种双圆极化独立扫描可重构反射阵天线。

2、本发明实施例提供了一种双圆极化独立扫描可重构反射阵天线，包括：馈源喇叭天线和可重构双圆极化反射阵面；

3、所述馈源喇叭天线作为反射阵面的馈源，向所述可重构双圆极化反射阵面辐射电磁波；

4、所述可重构双圆极化反射阵面包括：m*n个周期排列的可重构反射单元；

5、所述可重构反射单元包括：第一介质板、第二介质板，且所述第一介质板与所述第二介质板连接；

6、所述第一介质板的上表面布设有4段圆弧和十字图形组成的金属层，所述4段圆弧包围所述十字图形，且所述十字图形的每一端各自对应1段圆弧；

7、所述4段圆弧中任意3段圆弧各自通过一个二极管与各自对应的十字图形的一端连接，剩余1段圆弧与对应的十字图形的一端处于关断状态；

8、连接有二极管的圆弧上各自开设有通孔，该通孔从所述第一介质板的上表面贯穿至所述第二介质板的下表面，所述通孔用于直流偏置馈电；

9、所述第一介质板的下表面布设有反射地金属层，该金属层用于射频信号的反射和低频信号的接地，该金属层对应所述通孔的贯穿位置开设有缺口；

10、所述十字图形的十字中央开设有盲孔，该盲孔用于所述第一介质板的上表面金属层和下表面金属层之间的连通；

11、所述第二介质板的上表面从所述通孔的贯穿处引出扇形金属开路支节，所述扇形金属开路支节用于交直流隔离；

12、所述第二介质板的下表面从所述通孔的末端引出直流偏置电路，以将所述通孔的末端与外部控制设备连接。

13、可选地，所述馈源喇叭天线包括：一组左旋和右旋圆极化喇叭；或者，

14、所述馈源喇叭天线包括：单个线极化馈源喇叭。

15、可选地，若所述馈源喇叭为一组左旋和右旋圆极化喇叭，则所述双圆极化独立扫描可重构反射阵天线具有同时发射或者接收的2个独立信道，且所述可重构双圆极化反射阵面产生两个扫描波束；

16、若所述馈源喇叭为单个线极化馈源喇叭，则所述双圆极化独立扫描可重构反射阵天线具有同时发射或者接收的1个独立信道，且所述可重构双圆极化反射阵面产生两个扫描波束。

17、可选地，所述可重构反射单元还包括：半固化片；

18、所述第一介质板通过所述半固化片与所述第二介质板粘接；

19、所述通孔贯穿所述半固化片，以使得所述通孔从所述第一介质板的上表面贯穿至所述第二介质板的下表面。

20、可选地，m和n各自的数值分别为任意1以上的整数；

21、m的数值与n的数值相同或者不同。

22、可选地，所述剩余1段圆弧通过一个二极管与对应的十字图形的一端连接，且该二极管始终处于关断状态；或者，

23、所述剩余1段圆弧通过一个贴片电容与对应的十字图形的一端连接，所述贴片电容的容值，与二极管关断状态的等效电容容值相等。

24、可选地，仅通过二极管连接的圆弧与十字图形之间，圆弧与二极管的正极连接，二极管的负极与十字图形连接。

25、可选地，所述外部控制设备通过直流偏置电路、所述通孔向3个二极管发送控制信号，以改变3个二极管的正极电压，进而控制3个二极管各自处于导通状态或者关断状态；

26、对应3个二极管各自处于导通状态或者关断状态的不同组合，产生4个有效控制状态，分别将左旋、右旋圆极化入射波的相位响应设置为：0°、0°或者180°、180°或者0°、180°或者180°、0°，该4种相位响应实现双圆极化独立相位1-bit控制，进行独立波束扫描，互不干扰。

27、可选地，所述双圆极化独立扫描可重构反射阵天线同时产生一个左旋和一个右旋两个波束；

28、当所述两个波束方向不同时，则形成两个互不干扰的独立通信信道；

29、当所述两个波束方向相同时，则合成为一个线极化波束。

30、可选地，若所述第二介质板的上表面面积允许单层布设时，所述扇形金属开路支节和所述直流偏置电路合并布设，以使得二者在同一表面上紧凑排布。

31、本发明提供的双圆极化独立扫描可重构反射阵天线，包括：馈源喇叭天线和可重构双圆极化反射阵面；馈源喇叭天线作为反射阵面的馈源，向可重构双圆极化反射阵面辐射电磁波。

32、可重构双圆极化反射阵面包括：m*n个周期排列的可重构反射单元；可重构反射单元包括：第一介质板、第二介质板，且第一介质板与第二介质板连接。

33、第一介质板的上表面布设有4段圆弧和十字图形组成的金属层，这4段圆弧包围十字图形，且十字图形的每一端各自对应1段圆弧；这4段圆弧中任意3段圆弧各自通过一个二极管与各自对应的十字图形的一端连接，剩余1段圆弧与对应的十字图形的一端处于关断状态。

34、连接有二极管的圆弧上各自开设有通孔，该通孔从第一介质板的上表面贯穿至第二介质板的下表面，通孔用于直流偏置馈电；第一介质板的下表面布设有反射地金属层，该金属层用于射频信号的反射和低频信号的接地，该金属层对应通孔的贯穿位置开设有缺口。十字图形的十字中央开设有盲孔，该盲孔用于第一介质板的上表面金属层和下表面金属层之间的连通。

35、第二介质板的上表面从通孔的贯穿处引出扇形金属开路支节，扇形金属开路支节用于交直流隔离；第二介质板的下表面从通孔的末端引出直流偏置电路，以将通孔的末端与外部控制设备连接。

36、本发明针对传统反射阵天线，创造性的提出了可重构双圆极化反射阵面，实现双圆极化的独立扫描，使其能够独立地控制左旋和右旋极化的反射相位。实现同频双圆极化集成方案，两路通信信道共用一个天线口面。

37、在可重构双圆极化反射阵面的单元上集成射频开关、变容二极管等有源器件，使得每个单元的电磁特性随器件工作状态的改变而重构，从而实现对单元反射相位的控制。由这样的单元组成的反射阵天线可以在阵列口面上产生可调的相位分布，实现波束扫描。产生的两个波束互不干扰，能够独立扫描并分别传输信号。本发明所提双圆极化独立扫描可重构反射阵天线，可以改变反射相位，可独立地控制左旋和右旋极化的反射相位，实现双圆极化波束的独立控制，具有较高的实用性。