一种极化可调和波束可扫描的可重构反射阵天线制造技术

本发明专利技术公开一种极化可调和波束可扫描的可重构反射阵天线，在双圆极化独立动态扫描的可重构反射阵天线的基础上，将双圆极化波束指向同一个方向并叠加，可以合成线极化波束。进而提出了通过调节口面的参考相位常数，来改变双圆极化波束的相位差，以调控线极化波束的极化方向。利用此方法可以生成方向的任意线极化，并实现动态波束扫描。选取16*16的1

【技术实现步骤摘要】
一种极化可调和波束可扫描的可重构反射阵天线


[0001]本专利技术涉天线工程
，特别是涉及一种极化可调和波束可扫描的可重构反射阵天线。

技术介绍

[0002]在无线通信中，天线是必不可少的能量发射和接收器件。高增益天线可以使得能量聚焦，提高信道容量。可以动态扫描波束的高增益天线在移动通信、卫星通信、动中通等关键领域中起到重要作用。近年来，可重构反射阵天线由于成本较低、增益高，得到了越来越多的应用。线极化波束的产生较为简单，在移动通信、卫星通信中被广泛采纳。然而，随着终端或卫星的移动和旋转，线极化方向也会相应旋转。为了使得效率最高，通常发射或接收端会进行极化跟踪，使得发射和接收的极化匹配。常用的极化跟踪方法是通过机械旋转的方式，但这需要复杂的伺服系统以及高昂的成本，极化切换速度也很慢。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0004]针对上述现有技术中存在的线极化难以匹配，机械伺服系统成本高、切换速度慢，极化和波束难以同时动态切换等问题，本专利技术提出一种极化可调和波束可扫描的可重构反射阵天线。旨在通过电控方式，产生任意线极化的可重构波束，可以解决卫星通信中极化失配的问题，在卫星通信、地面通信等领域有广泛应用前景。
[0005]为达上述目的，本专利技术一方面提出一种极化可调和波束可扫描的可重构反射阵天线，包括线极化馈源喇叭和可重构阵列，其中，
[0006]所述可重构阵列，包括多个周期性等间距排列的可重构反射阵天线单元；r/>[0007]所述可重构反射阵天线单元，包括介质板、辐射器件和金属反射板，所述介质板位于所述辐射器件和所述金属反射板之间；
[0008]所述辐射器件，包括无源辐射结构和可重构器件；
[0009]所述可重构器件，用于通过控制线独立控制每个可重构器件的状态，以控制所述可重构反射阵天线单元的辐射相位。
[0010]本专利技术实施的极化可调和波束可扫描的可重构反射阵天线还可以具有以下附加技术特征：
[0011]进一步地，所述可重构反射阵天线单元的状态，用于独立响应左旋圆极化和右旋圆极化入射电磁波；对于所述左旋圆极化和右旋圆极化入射电磁波，分别至少有两个反射相位，其中两个状态的相位差为180度。
[0012]进一步地，所述可重构阵列，用于对左旋圆极化和右旋圆极化的同频入射电磁波进行独立移相并反射，得到两个独立的高增益圆极化波束。
[0013]进一步地，通过改变所述可重构阵列的状态，对所述左旋圆极化和右旋圆极化的反射波进行独立波束扫描。
[0014]进一步地，所述可重构反射阵天线单元的状态，将所述左旋圆极化和右旋圆极化的的两个反射波指向同一方向；所述同一方向的极化为基于左旋圆极化和右旋圆极化的线极化。
[0015]进一步地，通过改变所述可重构反射阵天线单元的参考相位常数，改变对应的波束相位。
[0016]进一步地，对于所述同一指向的左旋圆极化和右旋圆极化的波束，用于独立改变参考相位常数并改变两个旋向的波束的相位差，以改变所述线极化的极化方向。
[0017]进一步地，通过独立扫描波束的指向，并独立改变所述线极化的极化方向。
[0018]本专利技术实施例的极化可调和波束可扫描的可重构反射阵天线，可以解决卫星通信中极化失配的问题，在卫星通信、地面通信等领域有广泛应用前景。
[0019]本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0020]本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0021]图1为本专利技术的双圆极化可重构反射阵示意图；
[0022]图2为本专利技术的通过双圆极化合成线极化的示意图；
[0023]图3为本专利技术的通过调节相位常数调节远场波束相位的仿真验证结果示意图；
[0024]图4为本专利技术的通过调节相位常数改变双圆极化合成线极化方向的示意图；
[0025]图5为本专利技术的合成90度垂直线极化时，在0度波束指向时的远场方向图；
[0026]图6为本专利技术的合成0度水平线极化时，在0度波束指向时的远场方向图；
[0027]图7为本专利技术的合成45度线极化时，在0度波束指向时的远场方向图；
[0028]图8为本专利技术的合成45度线极化时，在
‑
15度波束指向时的远场方向图。
具体实施方式
[0029]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0030]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0031]下面参照附图描述根据本专利技术实施例提出的极化可调和波束可扫描的可重构反射阵天线。
[0032]如图1所示，在双圆极化独立动态扫描的可重构反射阵天线的基础上，将双圆极化波束指向同一个方向并叠加，以合成线极化波束。包括线极化馈源喇叭1和可重构阵列4，可重构阵列4包括M
×
N个周期性等间距排列的可重构反射阵天线单元5，M、N均为大于2的整数；可重构反射阵天线单元5包括介质板、辐射器件、金属反射板，介质在辐射器件和金属反
射板之间；辐射器件包括无源辐射结构和可重构器件；可重构器件可以通过控制线独立控制每个可重构器件的状态，以控制可重构反射阵天线单元5的辐射相位。
[0033]进一步地，可重构反射阵天线单元5的状态至少为4个，可分别独立响应左旋圆极化和右旋圆极化入射电磁波。对左旋圆极化波，至少有两个反射相位，其中两个状态的相位差为180度；对右旋圆极化波，至少有两个反射相位，其中两个状态的相位差为180度。
[0034]进一步地，可重构阵列4可以对左旋圆极化和右旋圆极化的同频入射波进行独立移相并反射，形成两个独立的高增益圆极化波束。通过改变可重构阵列4状态，可以对的两个旋向的反射波进行独立波束扫描。
[0035]进一步地，控制阵列上所有单元的状态，可以将的两个反射波指向同一个方向。由于左旋圆极化和右旋圆极化可以合成线极化，因此在该方向的极化为线极化。
[0036]进一步地，统一改变可重构反射阵天线单元5的参考相位常数，不影响波束指向，但会改变波束相位。对于上述同一指向的左旋圆极化和右旋圆极化波束，可以独立改变参考相位常数，以改变两个旋向的波束的相位差，由此改变合成的线极化的极化方向。
[0037]进一步地，可以独立地扫描波束的指向，并独立改变线极化的极化方向。
[0038]具体地，本专利技术地双圆极化可重构反射阵如图1所示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种极化可调和波束可扫描的可重构反射阵天线，其特征在于，包括线极化馈源喇叭和可重构阵列，其中，所述可重构阵列，包括多个周期性等间距排列的可重构反射阵天线单元；所述可重构反射阵天线单元，包括介质板、辐射器件和金属反射板，所述介质板位于所述辐射器件和所述金属反射板之间；所述辐射器件，包括无源辐射结构和可重构器件；所述可重构器件，用于通过控制线独立控制每个可重构器件的状态，以控制所述可重构反射阵天线单元的辐射相位。2.根据权利要求1所述的可重构反射阵天线，其特征在于，所述可重构反射阵天线单元的状态，用于独立响应左旋圆极化和右旋圆极化入射电磁波；对于所述左旋圆极化和右旋圆极化入射电磁波，分别至少有两个反射相位，其中两个状态的相位差为180度。3.根据权利要求2所述的可重构反射阵天线，其特征在于，所述可重构阵列，用于对左旋圆极化和右旋圆极化的同频入射电磁波进行独立移相并反射，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨帆，刘长昊，周嵩林，许慎恒，李懋坤，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：