本发明涉及天线设计领域，尤其涉及一种高增益模块化太阳电池复合反射阵天线。
背景技术：
1、近年来随着卫星天线在通信、雷达、成像系统等应用领域中的快速发展，传统卫星的能源系统和载荷系统是两套独立的系统，占用的体积和重量较大，无法闭环工作，制约了大区域覆盖和高精度成像的能力。太阳能电池与天线结合的大口径共面共形天线，既能解决太阳帆和天线阵面口径重量大的问题，又能实现天线的能源自闭环，已经成为未来的发展趋势。
2、平面反射阵天线具有平面的外形，厚度低、重量轻，易与电池共形集成成为新一代太阳电池复合天线较好的选择。但是，平面反射阵是利用天线单元的反射特性实现相位调整和波束聚焦的作用。一方面反射单元在和太阳电池共面集成时存在天线单元与电池片相互争夺面积的口径遮挡效应，如何选择合适的天线单元结构，尽量降低对可见光的遮挡，成为亟需解决的问题。另一方面，天线电池的布局架构对天线的效率都会产生一定影响，如何选择合适的布局架构，尽量提高天线的布阵效率和反射效率成为高效率太阳阵复合天线的关键。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种高增益模块化太阳电池复合反射阵天线，具有高布阵效率和高反射效率的优点。
2、为实现上述目的，本发明提供一种高增益模块化太阳电池复合反射阵天线，包括：馈源天线，接收并转发发送外部信号；复合反射阵，与馈源天线连接，接收来自馈源天线转发发送的外部信号，并对外部信号进行反射传输；所述复合反射阵包括：振子反射阵面层，与馈源天线连接，接收来自馈源天线转发发送的外部信号并进行反射传输；太阳能电池层，设置于振子反射阵面层下方，并与振子反射阵面层贴合连接，将太阳能转换为电能并传输给振子反射阵面层；金属接地层，设置于太阳能电池层下方，并与太阳能电池层贴合连接，所述金属接地层对振子反射阵面层和太阳能电池层产生的干扰信号进行抑制。
3、优选地，所述振子反射阵面层包括：天线介质层，下表面与太阳能电池层贴合连接，与所述馈源天线连接，接收来自馈源天线的外部信号，进行第一反射传输；金属振子阵面，设置于天线介质层朝向馈源天线的上表面，用于接收经天线介质层进行第一反射传输后的外部信号，以及对外部信号进行相位调整并进行第二反射传输。
4、优选地，所述金属振子阵面包括：阵面本体；若干振子单元，任一所述振子单元均设置于阵面本体的上表面，若干振子单元对外部信号进行相位调整；所述若干振子单元按照等距的方式排列于阵面本体的上表面。
5、优选地，所述太阳能电池层包括：电池介质层，所述电池介质层内部设置有若干太阳能电池片，通过太阳能电池片将太阳能转化为电能；前电极层，分别与电池介质层的上表面和天线介质层的下表面贴合连接，作为太阳能电池层的前电极；后电极层，分别与电池介质层的下表面和金属接地层的上表面贴合连接，作为太阳能电池层的后电极；所述前电极层和后电极层实现电池介质层中产生电流的传输流动，为天线的运作提供电能。
6、优选地，所述金属接地层包括：金属接地层介质，与后电极层的下表面贴合连接，用于承载金属接地层的其他部件；金属地层，与金属接地层介质的下表面贴合连接，对振子反射阵面层和太阳能电池层产生的干扰信号进行抑制。
7、优选地，所述前电极层表面设置若干前电极金属丝；所述后电极层表面设置若干后电极金属丝。
8、优选地，所述前电极金属丝在前电极层表面彼此之间等距平行排列；所述后电极金属丝在后电极层表面彼此之间等距平行排列；所述电极金属丝与所述后电极金属丝在电池介质层的投影相互垂直。
9、优选地，所述天线介质层、金属接地层介质由玻璃材料制成。
10、优选地，将若干复合反射阵等距排列，形成一个馈源天线对应若干复合反射阵的组合；所述两个相邻的复合反射阵之间的间距d＝0.5λ0，λ0为空气波长。
11、优选地，所述天线的参数设计按照如下公式确定：
12、
13、θi＝tan-1(ri/f)
14、
15、f＝h0+h1+h2+p
16、其中，为复合反射阵面的初相位，ri为馈源天线的信号发射点距离复合反射阵轴心的距离，xi为馈源天线的发射点沿x轴坐标，yi为馈源天线的发射点沿y轴坐标，θi为馈源天线的信号入射的射径偏离复合反射阵主轴的角度，f为复合反射阵的焦距，λ为入射波在空气中的波长，h为馈源天线的信号发射点的高度，p为馈源天线的信号发射点的相位中心距离馈源天线底部的距离，h为振子反射阵面层的厚度，h为太阳能电池层的厚度；馈源天线按照其信号发射点的相位中心位于复合反射阵的焦点位置设置。
17、综上所述，与现有技术相比，本发明提供的一种高增益模块化太阳电池复合反射阵天线，具有如下有益效果：
18、第一，本发明的模块化太阳电池复合反射阵天线，创新的采用玻璃基贴片振子反射阵与电池片堆叠式共面连接的方式，将天线振子条带放置在电池后电极的缝隙中，振子的基板材料采用玻璃基板材料，以降低天线对太阳能电池片工作性能的影响，具有高增益、结构紧凑、光照利用率高、效率高等特点。
19、第二，本发明的模块化太阳电池复合反射阵天线，采用天线与电池片联合设计的方式，反射阵天线的反射背板与传统反射阵天线不同，为电池的后电极。金属接地层对反射层和电池层产生的电磁和光学信号进行隔离和再次反射，避免电磁泄漏等影响，具有天线辐射效率高、隔离效果好、副瓣低的特点。
20、第三，本发明的模块化太阳电池复合反射阵天线具有加工简单，重量轻，低剖面，低成本的优点，便于模块化集成和大规模组阵。
1.一种高增益模块化太阳电池复合反射阵天线，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种高增益模块化太阳电池复合反射阵天线，其特征在于，所述振子反射阵面层(11)包括：
3.根据权利要求2所述的一种高增益模块化太阳电池复合反射阵天线，其特征在于，所述金属振子阵面(112)包括：
4.根据权利要求3所述的一种高增益模块化太阳电池复合反射阵天线，其特征在于，所述太阳能电池层(12)包括：
5.根据权利要求4所述的一种高增益模块化太阳电池复合反射阵天线，其特征在于，所述金属接地层(13)包括：
6.根据权利要求5所述的一种高增益模块化太阳电池复合反射阵天线，其特征在于，
7.根据权利要求6所述的一种高增益模块化太阳电池复合反射阵天线，其特征在于，
8.根据权利要求7所述的一种高增益模块化太阳电池复合反射阵天线，其特征在于，所述天线介质层(111)、金属接地层介质(131)由玻璃材料制成。
9.根据权利要求1～8所述的一种高增益模块化太阳电池复合反射阵天线，其特征在于，
10.根据权利要求1～8任一所述的一种高增益模块化太阳电池复合反射阵天线，其特征在于，所述天线的参数设计按照如下公式确定：
