一种圆极化反射单元及波束可重构反射天线

专利2025-04-01  7


本申请涉及天线,特别是涉及一种圆极化反射单元及波束可重构反射天线。


背景技术:

1、在大规模探测系统日益复杂的应用环境下,新一代侦察系统提出了波束扫描以及辐射圆极化电磁波等需求。天线的波束扫描功能可以提升侦察系统的侦察效率,圆极化天线能减少其他的一些外部干扰,同时它还能接收任何极化的电磁波。

2、现有技术中,传统的实现波束扫描和圆极化功能的方法包括:相控阵和可编程反射阵。

3、相控阵的成本十分高昂,已逐渐不作为首选的实现波束扫描的方法。

4、可编程反射阵是通过控制加载到每个反射单元的pin管的开或关来控制每一个反射阵单元相位的一种天线设计体制,通过改变反射阵的编码状态来改变波束偏转角度,从而灵活改变天线的波束扫描角度,相较于相控阵技术成本较低且隐蔽性良好;但是,可编程反射阵的带宽较窄,无法满足宽频域系统侦察的要求。


技术实现思路

1、基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种圆极化反射单元及波束可重构反射天线,具有宽带圆极化特性,能够实现宽带圆极化反射。

2、一种圆极化反射单元,包括:从上到下依次相叠的贴片层、介质层以及地板层;

3、所述贴片层包括:设在所述介质层中心的第一贴片以及四个阵列设置的第二贴片;

4、所述第一贴片为正方形结构,且所述正方形结构的四条边与四个第二贴片一一对应;

5、所述第二贴片为椭圆形结构,所述椭圆形结构的长轴与所述正方形结构的一条对称轴共线,所述椭圆形结构的短轴与所述正方形结构的对应边平行;所述椭圆形结构的一侧与所述正方形结构相切,且所述椭圆形结构的一侧具有切槽,所述切槽的直边与所述正方形结构的相邻边平行,以使第二贴片与所述正方形结构的对应边间隔设置;四个第二贴片呈中心对称分布,以形成“十”字形结构;

6、所述第一贴片的每个边与对应第二贴片之间以一个二极管相连,同一时刻,对向的两个二极管的工作状态相同,且相邻的两个二极管的工作状态相反,以实现圆极化反射。

7、在一个实施例中,所述第二贴片中长轴与短轴的长度之比为21:16。

8、在一个实施例中,所述第二贴片的长轴长度为所述第一贴片与所述第二贴片之间距离的14倍。

9、在一个实施例中,所述贴片层还包括:四个呈椭圆形结构的第三贴片;

10、所述第三贴片间隔对称设在两个相邻的第二贴片之间,且所述第三贴片的面积小于所述第二贴片的面积。

11、在一个实施例中,所述第三贴片的长轴与所述第二贴片的长轴的长度相等。

12、在一个实施例中,所述第三贴片的长轴与短轴的长度之比为7:1。

13、在一个实施例中,所述第三贴片与所述第一贴片之间的距离等于所述第二贴片与所述第一贴片之间的距离。

14、在一个实施例中,所述第三贴片与所述第一贴片之间的距离等于所述第三贴片的短半轴长度。

15、在一个实施例中,所述介质层为正方形结构,且所述第一贴片的任意边与所述介质层的任意边之间形成45°的夹角。

16、一种波束可重构反射天线,包括:多个圆极化反射单元;

17、多个圆极化反射单元阵列设置,且不同圆极化反射单元中二极管的工作状态不同,以实现反射天线的波束可重构。

18、上述圆极化反射单元,设计了正方形的第一贴片、椭圆形的第二贴片以及连接第一贴片与第二贴片的二极管,且第二贴片靠近第一贴片的位置上设有切槽,以采用弧形结构缩短相对电流路径,减少一定的能量损耗,同时增加电流接触面积,保证当二极管导通时,电流流到第二贴片上,且四个第二贴片在x轴方向和y轴方向可以实现两个相互正交且相位差为90度的线极化电场,具有1比特相位分辨率,具备圆极化特性;另外,还能降低产生的电阻,提高幅值,提高反射率和反射效果,拓展了圆极化的带宽,能够实现宽带圆极化反射。

19、上述波束可重构反射天线,多个圆极化反射单元阵列设置,形成反射阵列,且不同圆极化反射单元中二极管的工作状态不同,能够实现反射天线的波束可重构,能够用于新一代通信系统中,促使新一代探测系统的升级。



技术特征:

1.一种圆极化反射单元,其特征在于,包括:从上到下依次相叠的贴片层、介质层以及地板层;

2.根据权利要求1所述的一种圆极化反射单元,其特征在于,所述第二贴片中长轴与短轴的长度之比为21:16。

3.根据权利要求2所述的一种圆极化反射单元,其特征在于,所述第二贴片的长轴长度为所述第一贴片与所述第二贴片之间距离的14倍。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种圆极化反射单元,其特征在于,所述贴片层还包括:四个呈椭圆形结构的第三贴片;

5.根据权利要求4所述的一种圆极化反射单元,其特征在于,所述第三贴片的长轴与所述第二贴片的长轴的长度相等。

6.根据权利要求5所述的一种圆极化反射单元,其特征在于,所述第三贴片的长轴与短轴的长度之比为7:1。

7.根据权利要求6所述的一种圆极化反射单元,其特征在于,所述第三贴片与所述第一贴片之间的距离等于所述第二贴片与所述第一贴片之间的距离。

8.根据权利要求7所述的一种圆极化反射单元,其特征在于,所述第三贴片与所述第一贴片之间的距离等于所述第三贴片的短半轴长度。

9.根据权利要求1至3任一项所述的一种圆极化反射单元,其特征在于,所述介质层为正方形结构,且所述第一贴片的任意边与所述介质层的任意边之间形成45°的夹角。

10.一种波束可重构反射天线,其特征在于,包括:多个权利要求1至9任一条所述的圆极化反射单元;


技术总结
本申请属于天线技术领域,涉及一种圆极化反射单元及波束可重构反射天线。一种圆极化反射单元包括:贴片层、介质层以及地板层;贴片层包括:第一贴片以及四个第二贴片;第一贴片为正方形结构;第二贴片为椭圆形结构,长轴与正方形结构的一条对称轴共线,短轴与正方形结构的对应边平行;椭圆形结构的一侧与正方形结构相切,椭圆形结构的一侧具有切槽,切槽的直边与正方形结构的相邻边平行;四个第二贴片形成“十”字形结构;第一贴片的每个边与对应第二贴片之间以一个二极管相连,同一时刻,对向的两个二极管的工作状态相同,且相邻的两个二极管的工作状态相反,以实现圆极化反射。采用本申请能够实现圆极化反射。

技术研发人员:李高升,田桂芝,张力,宁远帆,肖培
受保护的技术使用者:湖南大学
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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