仿真方便，泡沫层采用空气层代替，介电常数为I;矩形贴片的长与宽相等，十字形缝隙两个方向的长度与宽度均分别相同；十字形相位延迟线的两个方向的宽度相同；单元栅格周期为13mm，单元工作的中心频率为13.58GHz。
[0039]如图2所示，采用HFSS对该单元进行建模仿真分析，得到单元的反射相位随十字形相位延迟线长度的变化曲线。在入射波极化方向为X方向的情况下，当十字形相位延迟线y方向长度Ly取不同值时，单元反射相位随十字形相位延迟线X方向长度Lx的变化曲线差别较小，说明该口径耦合双极化微带反射阵单元在X方向和y方向相互独立，即满足独立性特点。
[0040]如图3所示，十字形缝隙在X方向和y方向的长度Ls均为7mm时，本发明的口径耦合双极化微带反射阵单元的反射相位曲线线性度较好，而且反射相位曲线的范围较大;如图4所示，十字形缝隙在X方向和y方向的宽度Ws对单元的反射相位曲线影响不大，因此，在工作频率为13.58GHz时，十字形缝隙长度和宽度分别为7mm和0.8mm是较为合理的。
[0041 ]图5是在13.58GHz处不同宽度Wp的十字形相位延迟线对应的反射相位曲线，从该图可以看出，十字形相位延迟线的宽度对单元的反射相位曲线影响不大，因此，在工作频率为13.58GHz时，十字形相位延迟线的宽度取1.2mm是较为合理的。
[0042]对两个罗杰斯(RogerS)5880介质基片的厚度h#Ph3进行参数扫描分析，如图6和图7所示，单元的反射相位对介质厚度h2和h3较为敏感。当介质基片厚度h2 = lmm，h3 = l.5mm时，单元的反射相位曲线线性度较好，而且反射相位曲线的范围较大。因此，在工作频率为13.58GHz时，两个罗杰斯(Rogers)5880介质基片的厚度h2= Imm和h3 = 1.5mm是较为合理的。
[0043]因此，在工作频率为13.58GHz时，两个方向的十字形缝隙的长度为7mm、宽度为
0.8mm、十字形相位延迟线宽度为1.2mm、h2= lmm、h3 = 1.5mm是一组较为合理的尺寸选择。
[0044]如图8和图9所示，基于上述口径耦合微带反射阵单元，本发明还提出了一种微带反射阵列天线，所述天线包括:馈源和微带反射阵列，所述馈源为角锥喇叭天线，用于接收或者发射电磁波;所述微带反射阵列包括若干个横向、纵向均匀排列的口径耦合微带反射阵单元。该反射阵天线具有双波束指向的性能。
[0045]在该微带反射阵列天线中，通过调整各个口径耦合微带反射阵单元中十字形相位延迟线的长度可以调节口径耦合微带反射阵单元的反射相位，从而补偿微带反射阵列中各个单元由于与馈源距离不同所带来的相位差。由于该单元可以同时工作在两个不同极化且互不影响，因此可以独立地调节十字形相位延迟线在两个方向上的长度来补偿各自对应的反射相位，从而利用不同极化同时实现不同的功能需求。
[0046]实施例2:
[0047]在本实施例中，所述天线的馈电形式为正馈，焦径比F/D = 0.8，焦距F(即馈源的相位中心到阵面的距离)为93.6mm。
[0048]本发明提出的口径耦合微带反射阵单元具有独立性特点，可以用来实现双波束指向性能。比如通过调节X方向的十字形相位延迟线长度来实现反射阵的一个波束指向，调节y方向的十字形相位延迟线长度来实现另一个不同的波束指向，这样利用不同的极化实现了反射阵的双波束指向性能。
[0049]本实施例中，所有单元十字形相位延迟线X方向的长度变化用来实现θ= 0° (即垂直阵面方向)的波束指向，y方向的长度变化用来实现Θ = 20°的波束指向。因此，当馈源极化为X方向时，反射阵辐射的波束指向为0°方向；当馈源极化为y方向时，反射阵辐射的波束指向为20°方向。
[0050]图8和图9分别为馈源极化方向为X方向和y方向的微带反射阵列天线的模型结构，即图8和图9分别为微带反射阵列天线波束指向为0°和20°方向的模型结构。
[0051]图10为本发明的微带反射阵天线波束指向为0°的辐射方向图，从图中看出，当反射阵波束指向为0°时，其增益为20.4dB。
[0052]图11为本发明的微带反射阵天线波束指向为20°的辐射方向图，从图中看出，反射阵的波束准确的指向了当反射阵波束指向为20°时，其增益为19.04dB。
[0053]最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种口径耦合微带反射阵单元，其特征在于，从上到下依次包括:贴片、第一介质基片、带有十字形缝隙的地板、第二介质基片、十字形相位延迟线、泡沫层、地板;所有相邻的层与层之间紧密贴合。2.根据权利要求1所述的口径耦合微带反射阵单元，其特征在于，所述贴片的形状为矩形、圆形或多边形;所述贴片采用金属材料制成，其厚度不大于0.02_。3.根据权利要求1所述的口径耦合微带反射阵单元，其特征在于，所述第一介质基片或第二介质基片的介电常数介于2?3.5之间。4.根据权利要求1所述的口径耦合微带反射阵单元，其特征在于，所述带有十字形缝隙的地板为中部开有十字形缝隙的金属薄板，其厚度不大于0.02_。5.根据权利要求1所述的口径耦合微带反射阵单元，其特征在于，所述泡沫层采用泡沫材质或介电常数为I?1.1的材质制成。6.根据权利要求1所述的口径耦合微带反射阵单元，其特征在于，所述十字形相位延迟线采用金属材料制成，通过改变所述十字形相位延迟线的长度来调节所述口径耦合微带反射阵单元的反射相位。7.根据权利要求6所述的口径耦合微带反射阵单元，其特征在于，所述口径耦合微带反射阵单元在X方向和y方向相互独立，当入射波极化方向为X方向时，通过改变十字形相位延迟线X方向的长度调节所述口径親合微带反射阵单元的反射相位，改变十字形相位延迟线y方向的长度对于所述口径耦合微带反射阵单元的反射相位没有影响；当入射波极化方向为y方向时，通过改变十字形相位延迟线y方向的长度调节所述口径親合微带反射阵单元的反射相位，改变十字形相位延迟线X方向的长度对于所述口径耦合微带反射阵单元的反射相位没有影响。8.一种微带反射阵列天线，其特征在于，包括馈源和微带反射阵列，其中， 所述馈源为角锥喇叭天线，用于接收或者发射电磁波;所述微带反射阵列包括多个横向、纵向均匀排列的基于权利要求1-7之一的所述口径耦合微带反射阵单元。
【专利摘要】本发明涉及一种口径耦合微带反射阵单元，从上到下依次包括：贴片、第一介质基片、带有十字形缝隙的地板、第二介质基片、十字形相位延迟线、泡沫层、地板；所有相邻的层与层之间紧密贴合。本发明所提出的口径耦合反射阵单元可以独立地同时工作在两个相互垂直的极化方向，从而利用不同极化同时实现不同的功能需求。本发明的反射阵天线具有双波束指向的性能。
【IPC分类】H01Q15/14, H01Q19/10, H01Q13/02, H01Q3/46
【公开号】CN105514611
【申请号】CN201511001217
【发明人】薛飞, 王宏建, 易敏, 刘广
【申请人】中国科学院国家空间科学中心
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月28日