專利名稱：反射陣列天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及反射陣列天線領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種能夠防止翹曲的反射陣列天線。
背景技術(shù)：
反射陣列天線因其低剖面、低成本、易共形、易集成、易攜帶及隱蔽性好等優(yōu)點(diǎn)，在衛(wèi)星通信、深空探測等遠(yuǎn)距離無線傳輸系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。反射陣列天線中的反射面通常采用整塊金屬片、金屬涂層或者金屬薄膜來實(shí)現(xiàn)反射功能，若金屬薄板厚度大，則天線的成本就會(huì)增加，若為了降低成本減少金屬薄板的厚度，那么厚度薄到一定程度，例如
0.01-0.03毫米，金屬片、金屬涂層或者金屬薄膜的長及寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其厚度。那么在制備和實(shí)際應(yīng)用時(shí)容易因?yàn)閼?yīng)力的作用發(fā)生翹曲，一旦出現(xiàn)翹曲，不僅使得整個(gè)天線的表面不平整，還會(huì)嚴(yán)重影響反射陣列天線的電氣性能，甚至無法收發(fā)信號(hào)。一方面降低了產(chǎn)品制備過程中的良率，造成大量浪費(fèi)，另一方面也增大了產(chǎn)品使用后的維護(hù)成本。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中反射面出現(xiàn)翹曲導(dǎo)致無法收發(fā)信號(hào)的缺陷，提供一種能夠防止翹曲的反射陣列天線。本實(shí)用新型的上述技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案解決:提供一種反射陣列天線，包括用于對(duì)入射電磁波進(jìn)行波束調(diào)制的功能板以及設(shè)置在所述功能板上的用于反射電磁波且防止翹曲的反射層，在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述反射層為具有防翹曲圖案的金屬層，所述防翹曲圖案能夠抑制所述反射層相對(duì)所述功能板發(fā)生翹曲。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述反射層為具有電導(dǎo)通特性的金屬層。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述反射層為具有非電導(dǎo)通特性的金屬層。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述反射層為具有細(xì)縫槽狀防翹曲圖案的
金屬層。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述反射層為具有孔狀防翹曲圖案的金屬層。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述孔狀防翹曲圖案包括圓孔狀防翹曲圖案、橢圓孔狀防翹曲圖案、多邊形孔狀防翹曲圖案、三角形孔狀防翹曲圖案。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述反射層為具有金屬網(wǎng)格狀防翹曲圖案的金屬網(wǎng)格反射層。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述金屬網(wǎng)格反射層由多片相互間隔的金屬片構(gòu)成。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，單個(gè)金屬片的形狀為三角形或者多邊形。[0014]在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述單個(gè)金屬片的形狀為正方形。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述多片金屬片相互之間的間隔小于入射電磁波工作波長的二十分之一。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述金屬網(wǎng)格反射層為由多條金屬線縱橫交錯(cuò)構(gòu)成的具有多個(gè)網(wǎng)孔的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，單個(gè)網(wǎng)孔的形狀為三角形或者多邊形。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述單個(gè)網(wǎng)孔的形狀為正方形或正六邊形。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述單個(gè)網(wǎng)孔的邊長小于入射電磁波工作波長的二分之一。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述多條金屬線的線寬大于或等于0.0lmm0在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述金屬層為金、銀、銅、鋁、金合金、銀合金、銅合金、鋅合金或招合金制成。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述功能板包括兩個(gè)或兩個(gè)以上的功能板單元，所述反射層包括與功能板單元對(duì)應(yīng)數(shù)量的反射單元，所述功能板單元與其對(duì)應(yīng)的反射單元構(gòu)成一個(gè)用于移相的移相單元；所述反射陣列天線中的所有移相單元的最大移相量與最小移相量的差值小于360度。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述功能板為一層結(jié)構(gòu)或由多個(gè)片層所構(gòu)成的多層結(jié)構(gòu)。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述功能板單元包括基板單元以及設(shè)置在所述基板單元一側(cè)的用于對(duì)入射電磁波產(chǎn)生電磁響應(yīng)的人造結(jié)構(gòu)單元。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述基板單元由陶瓷材料、高分子材料、鐵電材料、鐵氧材料或鐵磁材料制成。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述高分子材料為熱塑性材料。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述熱塑性材料為聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰亞胺、聚乙烯、聚醚醚酮、聚四氟乙烯或環(huán)氧樹脂。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述人造結(jié)構(gòu)單元為導(dǎo)電材料構(gòu)成的具有幾何圖案的結(jié)構(gòu)。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述導(dǎo)電材料為金屬或非金屬導(dǎo)電材料。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述金屬為金、銀、銅、金合金、銀合金、銅合金、鋅合金或鋁合金；所述非金屬導(dǎo)電材料為導(dǎo)電石墨、銦錫氧化物或摻鋁氧化鋅。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述反射陣列天線還包括用于覆蓋所述人造結(jié)構(gòu)單元的保護(hù)層。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述保護(hù)層為PS塑料、PET塑料或HIPS塑料。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述功能板單元由基板單元及其上開設(shè)的單元孔構(gòu)成。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述反射陣列天線用于將具有寬波束方向圖的電磁波調(diào)制成具有窄波束方向圖的電磁波。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述反射陣列天線用于將具有窄波束方向圖的電磁波調(diào)制成具有寬波束方向圖的電磁波。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述反射陣列天線用于改變電磁波方向圖的主波束指向。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述功能板為曲面狀或平面狀。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述反射層為曲面狀或平面狀。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述基板單元的橫截面圖形為三角形或多邊形。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述基板單元的橫截面圖形為等邊三角形、正方形、菱形、正五邊形、正六邊形或者正八邊形。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述基板單元的橫截面圖形的邊長小于入射電磁波工作波長的二分之一。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述基板單元的橫截面圖形的邊長小于入射電磁波工作波長的四分之一。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述基板單元的橫截面圖形的邊長小于入射電磁波工作波長的八分之一。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述基板單元的橫截面圖形的邊長小于入射電磁波工作波長的十分之一。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述反射陣列天線工作于Ku波段，所述基板單元厚度為0.5-4mm。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述反射陣列天線工作于X波段，所述基板單元厚度為0.7-6.5mm。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述反射陣列天線工作于C波段，所述基板單元厚度為l_12mm。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述反射陣列天線中的所有移相單元的最大移相量與最小移相量的差值的范圍為0 300度。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述反射陣列天線中的所有移相單元的最大移相量與最小移相量的差值的范圍為(Γ280度。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述反射陣列天線中的所有移相單元的最大移相量與最小移相量的差值的范圍為0 250度。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述反射陣列天線中的所有移相單元的最大移相量與最小移相量的差值的范圍為0 180度。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述反射陣列天線為發(fā)射天線、接收天線或收發(fā)兩用天線。在本實(shí)用新型所述的反射陣列天線中，所述反射陣列天線為衛(wèi)星電視接收天線、衛(wèi)星通信天線、微波天線或雷達(dá)天線。[0054]本實(shí)用新型的技術(shù)方案，具有以下有益效果:通過設(shè)計(jì)反射層的防翹曲圖案，使得本實(shí)用新型的反射陣列天線的反射層不僅能夠在反射天線所在工作頻段內(nèi)的電磁波，而且具有防止翹曲的功能。通過設(shè)計(jì)反射層來減少反射層的整體覆蓋率，從而釋放了功能板與反射層之間的應(yīng)力，這也就避免了翹曲現(xiàn)象的出現(xiàn)。

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明，附圖中:圖1是本實(shí)用新型反射陣列天線一較佳實(shí)施方式的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是為由多個(gè)橫截面圖形為正六邊形的基板單元所構(gòu)成的功能板的正視示意圖；圖3是圖1所示的反射陣列天線的側(cè)視示意圖；圖4是反射層一較佳實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是平面雪花狀的人造結(jié)構(gòu)單元所構(gòu)成的移相單元的示意圖；圖6是圖5所示的人造結(jié)構(gòu)單元的一種衍生結(jié)構(gòu)；圖7是圖5所示的人造結(jié)構(gòu)單元的一種變形結(jié)構(gòu)；圖8是平面雪花狀的人造結(jié)構(gòu)單元幾何形狀生長的第一階段；圖9是平面雪花狀的人造結(jié)構(gòu)單元幾何形狀生長的第二階段。圖10是本實(shí)用新型另一種結(jié)構(gòu)的人造結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的移相單元的示意圖；圖11是本實(shí)用新型另一種結(jié)構(gòu)的人造結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的移相單元的示意圖；圖12是圖5所示的人造結(jié)構(gòu)單元所構(gòu)成的移相單元的移相量隨結(jié)構(gòu)生長參數(shù)S的變化曲線圖；圖13是圖10所示的人造結(jié)構(gòu)單元的生長方式示意圖；圖14是圖10所示的人造結(jié)構(gòu)單元所構(gòu)成的移相單元的移相量隨結(jié)構(gòu)生長參數(shù)S的變化曲線圖；圖15是圖11所示的人造結(jié)構(gòu)單元的生長方式示意圖；圖16是圖11所示的人造結(jié)構(gòu)單元所構(gòu)成的移相單元的移相量隨結(jié)構(gòu)生長參數(shù)S的變化曲線圖；圖17a為三角形金屬片狀的人造結(jié)構(gòu)單元的示意圖；圖17b為正方形金屬片狀的人造結(jié)構(gòu)單元的示意圖；圖17c為圓形金屬片狀的人造結(jié)構(gòu)單元的示意圖；圖17d為圓形金屬環(huán)狀的人造結(jié)構(gòu)單元的示意圖；圖17e為方形金屬環(huán)狀的人造結(jié)構(gòu)單元的示意圖；圖18為初級(jí)饋源方向圖；圖19為寬波束方向圖經(jīng)本實(shí)用新型反射陣列天線調(diào)制后的窄波束方向圖；圖20為經(jīng)本實(shí)用新型的反射陣列天線改變電磁波主波束指向的方向圖；圖21為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的金屬網(wǎng)格反射層的結(jié)構(gòu)示意圖；圖22是本實(shí)用新型具有多層功能板調(diào)制電磁波輻射方向圖的反射陣列天線的結(jié)構(gòu)示意圖；圖23為一種形式的移相單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖24為另一種形式的移相單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖25、26為具有細(xì)縫槽狀防翹曲圖案的反射層示意圖；[0085]圖27-30為具有孔狀防翹曲圖案的金屬層的示意圖；圖31-32為反射陣列天線的反射層是金屬片構(gòu)成的金屬網(wǎng)格反射層的Sll參數(shù)示意圖；圖33-34為反射陣列天線的反射層是具有多個(gè)正方形網(wǎng)孔的金屬網(wǎng)格反射層的Sll參數(shù)示意圖；圖35為具有孔狀防翹曲圖案的金屬層的示意圖；圖36-37為反射陣列天線的采用圖35所示的反射層的S參數(shù)示意圖；圖38是圖5所示的人造結(jié)構(gòu)單元所構(gòu)成的另一種結(jié)構(gòu)的移相單元的移相量隨結(jié)構(gòu)生長參數(shù)S的變化曲線圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參照?qǐng)D1，圖1為本實(shí)用新型反射陣列天線一較佳實(shí)施方式的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖1中，該反射陣列天線包括用于對(duì)入射電磁波進(jìn)行波束調(diào)制的功能板I以及設(shè)置在功能板I 一側(cè)的用于反射電磁波且防止翹曲的反射層2。本實(shí)用新型中，反射層2為具有防翹曲圖案的金屬層，所述防翹曲圖案能夠抑制所述反射層相對(duì)所述功能板發(fā)生翹曲。例如，反射層2為具有細(xì)縫槽狀防翹曲圖案的金屬層；反射層2還可以為具有孔狀防翹曲圖案的金屬層。這里的孔狀防翹曲圖案包括但不限于圓孔狀防翹曲圖案、橢圓孔狀防翹曲圖案、多邊形孔狀防翹曲圖案、正多邊形孔狀防翹曲圖案、三角形孔狀防翹曲圖案。從是否電導(dǎo)通的角度來劃分，本實(shí)用新型的反射層2可以為具有電導(dǎo)通特性的金屬層，也可以為具有非電導(dǎo)通特性的金屬層。下文中給出了多個(gè)反射層的例子，具有細(xì)縫槽狀防翹曲圖案的金屬層、具有孔狀防翹曲圖案的金屬層均為電導(dǎo)通的，因此，圖25-30均為具有電導(dǎo)通特性的金屬層。圖4示出的金屬網(wǎng)格反射層為具有非電導(dǎo)通特性的金屬層，圖21示出的金屬網(wǎng)格反射層為具有電導(dǎo)通特性的金屬層。這里的電導(dǎo)通是指，金屬層上金屬之間是連通的；如果金屬層上金屬未連通，則是非電導(dǎo)通的，如圖4所示。電導(dǎo)通概念是電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域公知的概念，因此不再詳細(xì)描述。優(yōu)選的反射層2設(shè)計(jì)是，反射層2為具有金屬網(wǎng)格狀防翹曲圖案的金屬網(wǎng)格反射層。通過設(shè)計(jì)反射層2的防翹曲圖案，來減少反射層2在功能板上的金屬覆蓋率，從而釋放了功能板I與反射層2之間的應(yīng)力，這也就避免了翹曲現(xiàn)象的出現(xiàn)。本實(shí)用新型中，金屬網(wǎng)格反射層可以由多片相互間隔的金屬片構(gòu)成，每一金屬片的長寬值和厚度值的差異減小，從而減小產(chǎn)品應(yīng)力，避免反射層翹曲。然而由于各金屬片之間存在縫隙，如果縫隙的寬度過寬會(huì)使得電磁波被網(wǎng)格狀反射板反射時(shí)產(chǎn)生柵瓣效應(yīng)，給反射陣列天線性能帶來影響，而如果縫隙的寬度過窄則會(huì)使得每一金屬片的長寬值與厚度值的差異增大，不利于應(yīng)力的釋放。優(yōu)選地，所述多片金屬片相互之間的間隔小于入射電磁波工作波長的二十分之本實(shí)用新型中，單個(gè)金屬片的形狀為三角形或者多邊形或不規(guī)則形狀。在一優(yōu)選實(shí)施例中，如圖4所不,所述金屬網(wǎng)格反射層WG由多片相互間隔的金屬片4構(gòu)成，單個(gè)金屬片形狀為正方形。[0099]對(duì)反射陣列天線中的反射層是圖4所示的金屬網(wǎng)格反射層WG進(jìn)行仿真，正方形金屬片的邊長為19mm，兩金屬片之間的槽縫寬度為0.5mm，對(duì)應(yīng)的反射系數(shù)Sll仿真圖如圖31-32所示。在工作頻段11.7 12.2GHz范圍內(nèi)，當(dāng)頻率為11.7GHz時(shí)，Sll=0.0245dB，當(dāng)頻率為 12.2GHz 時(shí)，Sll=0.0245dB。圖35示出了一種具有不相同金屬片的反射層，黑色顯示的部分為金屬，其它空白部分為開設(shè)的槽。如圖所示，包含正方形金屬片以及十字形金屬片，金屬片之間間隔有槽縫。實(shí)際上也可以認(rèn)為是具有細(xì)縫槽狀防翹曲圖案的反射層，在整片金屬層上開設(shè)有附圖35所示的方形槽，并在相鄰方形槽的相鄰平行邊的中點(diǎn)之間開設(shè)直線槽，就構(gòu)成了圖中的反射層設(shè)計(jì)方案。對(duì)反射陣列天線中的反射層是圖35所示圖案的反射層進(jìn)行仿真，正方形金屬片的邊長為6.9mm,兩相鄰正方形金屬片和十字形金屬片之間的槽縫寬度為0.2mm ;兩相鄰十字形金屬片之間的槽縫寬度為0.2mm，槽縫長度為1.75mm。對(duì)應(yīng)的反射系數(shù)Sll仿真圖如圖36-37所示。在工作頻段11.7 12.2GHz范圍內(nèi)，當(dāng)頻率為11.7GHz時(shí)，Sll=0.0265dB,當(dāng)頻率為 12.2GHz 時(shí)，Sll=0.022669dB。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，如圖21所示，所述金屬網(wǎng)格反射層WG為由多條金屬線縱橫交錯(cuò)構(gòu)成的具有多網(wǎng)孔的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，圖中多條金屬線分為縱向金屬線ZX及橫向金屬線HX，縱向金屬線ZX與橫向金屬線HX之間形成多個(gè)網(wǎng)孔WK，單個(gè)網(wǎng)孔WK的形狀可為三角形或者多邊形。并且所有網(wǎng)孔WK的形狀可以相同，也可以不同。在圖21所示的實(shí)施例中，優(yōu)選地，所有網(wǎng)孔WK的形狀均為正方形，縱向金屬線ZX與橫向金屬線HX的線寬相同。所述單個(gè)網(wǎng)孔的邊長小于二分之一波長，所述多條金屬線的線寬大于或等于0.0lmm0優(yōu)選地，所述單個(gè)網(wǎng)孔的邊長為0.0lmm至入射電磁波工作波長的二分之一，所述多條金屬線的線寬為0.0lmm至入射電磁波工作波長的5倍。對(duì)反射陣列天線中的反射層是圖21所示的金屬網(wǎng)格反射層WG進(jìn)行仿真，正方形網(wǎng)孔的邊長為1_，金屬線線寬為0.8_。對(duì)應(yīng)的反射系數(shù)Sll仿真圖如圖33-34所示。在工作頻段11.7 12.2GHz范圍內(nèi)，當(dāng)頻率為11.7GHz時(shí)，Sll=0.01226dB，當(dāng)頻率為12.2GHz時(shí)，Sll=0.01308dB。以上的仿真結(jié)果顯示，采用本實(shí)用新型的反射層設(shè)計(jì)方案，反射系數(shù)Sll幾乎接近于零，也就是說，電磁波基本上能夠全反射，不僅解決了翹曲的問題，而且電氣性能和反射性能不受影響。對(duì)于邊長為450mm的反射陣列天線，下面針對(duì)覆全銅的反射層、圖4、圖21、圖35所示的反射層的翹曲情況進(jìn)行對(duì)比。覆全銅的反射層對(duì)應(yīng)的翹曲率為3.2%，即反射陣列天線邊緣的最大變形量為14.4mm。圖4所示的正方形方片對(duì)應(yīng)的翹曲率為2.6%，即反射陣列天線邊緣的最大變形量為11.7_。圖35所示的不相同金屬片構(gòu)成的具有一定寬度槽縫的反射層，其對(duì)應(yīng)的翹曲率為2.4%，即反射陣列天線邊緣的最大變形量為10.8_。圖21所示的多條金屬線構(gòu)成的具有正方形網(wǎng)孔的結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)的翹曲率為0.81%，即反射陣列天線邊緣的最大變形量為3.65mm?？梢钥闯?，金屬覆蓋率越大，對(duì)應(yīng)的翹曲率越高，因此，合理地設(shè)計(jì)反射層的圖案，在滿足天線電氣性能和反射需求的情況下盡可能地減少金屬的覆蓋率，那么翹曲現(xiàn)象就會(huì)減少甚至消除。圖25、26示出了反射層2為具有細(xì)縫槽狀防翹曲圖案的金屬層設(shè)計(jì)，在整塊金屬薄板或金屬涂層上設(shè)計(jì)多個(gè)如圖25-26所示的細(xì)縫槽XFC，細(xì)縫槽XFC陣列排布，圖中黑色部分為金屬，空白位置均為細(xì)縫槽。在滿足反射陣列天線電氣性能和反射性能的前提下，也實(shí)現(xiàn)了防翹曲的作用。當(dāng)然可以依據(jù)此思想設(shè)計(jì)出其它形態(tài)和排布的細(xì)縫槽狀防翹曲圖案，只要滿足天線所需的反射性能以及電氣性能即可。反射層2還可以為具有孔狀防翹曲圖案的金屬層。圖27-30示出了反射層2為具有孔狀防翹曲圖案的金屬層設(shè)計(jì)。孔狀防翹曲圖案包括圓孔狀防翹曲圖案KZ(如圖27)、橢圓孔狀防翹曲圖案KZ (如圖28)、多邊形孔狀防翹曲圖案KZ (如圖29以正六邊形為例)、三角形孔狀防翹曲圖案KZ (如圖30以正三角形為例)。圖中細(xì)縫以及孔的數(shù)量以及排布和大小本實(shí)用新型不做限制，只要能夠滿足天線的電氣性能以及反射需求即可。由圖1可知，功能板I包括兩個(gè)或兩個(gè)以上的功能板單元10，所述反射層2包括與功能板單元10對(duì)應(yīng)數(shù)量的反射單元20,所述功能板單元10與其對(duì)應(yīng)的反射單元20構(gòu)成一個(gè)用于移相的移相單元100。可以理解的是，反射陣列天線整體可由多個(gè)獨(dú)立的移相單元100拼接而成，也可由一整塊功能板I與一整塊反射層2構(gòu)成。入射到移相單元100的電磁波穿過所述功能板單元10后由所述反射單元20反射，經(jīng)反射的電磁波再次穿過所述功能板單元10后出射，出射時(shí)的相位與入射時(shí)的相位的差值的絕對(duì)值為移相量。所有移相單元100的最大移相量與最小移相量的差值小于360度，設(shè)計(jì)每一移相單元100的移相量以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的電磁波輻射方向圖。本實(shí)用新型的反射陣列天線，其功能板可以為圖1所示的一層結(jié)構(gòu)也可以是由多個(gè)片層所構(gòu)成的多層結(jié)構(gòu)，多個(gè)片層之間可采用膠水粘接，或者采用機(jī)械方式連接，如螺栓連接或者卡扣連接。如圖22所示，為一種形式的多層結(jié)構(gòu)的功能板1，該功能板I包括三個(gè)片層11。當(dāng)然圖22只是示意性地，本實(shí)用新型的功能板I還可以是由兩個(gè)片層構(gòu)成的兩層結(jié)構(gòu)或者是由四個(gè)以上的片層構(gòu)成的多層結(jié)構(gòu)。單個(gè)移相單元的移相量，可以通過下述方法測量獲得:將所要測試的移相單元，在空間中進(jìn)行周期排列形成足夠大的組合，足夠大是指形成的周期組合的尺寸應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所要測試移相單元的尺寸，例如形成的周期組合包括至少100個(gè)所要測試的移相單元。用平面波垂直角度入射該周期組合，用近場掃描設(shè)備掃描近場電場相位分布，根據(jù)出射相位分布Θ，代入陣列理論公式:
0 = — a sin θ；
A可得出所測試移相單元移相量，其中0表示要測試的移相單元的移相量，λ表示平面波的波長，a表示移相單元的邊長(即基板單元的橫截面圖形的邊長，Θ表示出射的相位)。同樣方法，對(duì)所有移相單元進(jìn)行測量，可以得到反射陣列天線的移相量分布。本實(shí)用新型的反射層2如圖1和圖3所示緊密貼附于功能板I 一側(cè)表面設(shè)置，例如通過膠水粘結(jié)、機(jī)械連接等多種常用的連接方式來實(shí)現(xiàn)緊密貼附于功能板I一側(cè)表面。本實(shí)用新型的功能板單元有兩種實(shí)現(xiàn)方案，如下:第一種方案是，如圖1，功能板單元10包括基板單元V以及設(shè)置在所述基板單元V一側(cè)的用于對(duì)入射電磁波產(chǎn)生電磁響應(yīng)的人造結(jié)構(gòu)單元M。人造結(jié)構(gòu)單元M可以直接附著在基板單元V的表面，如圖23所示。當(dāng)然，人造結(jié)構(gòu)單元M也可以與基板單元V的表面間隔設(shè)置，例如人造結(jié)構(gòu)單元M可以通過桿支撐在基板單元上?；鍐卧猇的橫截面圖形可以有多種形式。比較典型的基板單元的橫截面圖形可為三角形或多邊形，優(yōu)選地，基板單元的橫截面圖形為等邊三角形、正方形、菱形、正五邊形、正六邊形或者正八邊形，圖1中示出了橫截面圖形為正方形的基板單元；圖2示出了由多個(gè)橫截面圖形為正六邊形基板單元所構(gòu)成的功能板I的正視示意圖?；鍐卧臋M截面圖形優(yōu)選為等邊三角形、正方形、菱形、正五邊形、正六邊形或者正八邊形，基板單元的橫截面圖形的邊長小于入射電磁波工作波長的二分之一，優(yōu)選地，基板單元的橫截面圖形的邊長小于入射電磁波工作波長的四分之一；更為優(yōu)選地，基板單元的橫截面圖形的邊長小于入射電磁波工作波長的八分之一；更為優(yōu)選地，基板單元的橫截面圖形的邊長小于入射電磁波工作波長的十分之一?；鍐卧捎商沾刹牧?、高分子材料、鐵電材料、鐵氧材料或鐵磁材料制成，高分子材料可為熱塑性材料，熱塑性材料可選擇聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰亞胺、聚乙烯、聚醚醚酮、聚四氟乙烯或環(huán)氧樹脂。人造結(jié)構(gòu)單元可為導(dǎo)電材料構(gòu)成的具有幾何圖案的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電材料可為金屬或非金屬導(dǎo)電材料，所述金屬為金、銀、銅、金合金、銀合金、銅合金、鋅合金或招合金；所述非金屬導(dǎo)電材料為導(dǎo)電石墨、銦錫氧化物或摻鋁氧化鋅。人造結(jié)構(gòu)單元的加工方式可以有多種，可通過蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻的方法分別附著在基板單元上。人造結(jié)構(gòu)單元M能夠?qū)θ肷潆姶挪óa(chǎn)生電磁響應(yīng)，此處的電磁響應(yīng)可以是電場響應(yīng)，也可以是磁場響應(yīng)，或者是既有電場響應(yīng)又有磁場響應(yīng)。為了保護(hù)人造結(jié)構(gòu)單元，在本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例中，人造結(jié)構(gòu)單元上還可覆蓋有保護(hù)層，保護(hù)層可為PS塑料、PET塑料或HIPS塑料。第二種方案是，功能板單元10由基板單元V及其上開設(shè)的單元孔K構(gòu)成，單元孔可以具有規(guī)則的橫截面形狀也可是具有不規(guī)則的橫截面形狀，單元孔可以是通孔也可以是盲孔，通過單元孔的不同形狀、體積來控制移相單元的移相量。由此種方案的功能板單元所構(gòu)成的移相單元如圖24所示。本實(shí)用新型的反射陣列天線可以根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用場景來設(shè)計(jì)具體的形狀，因此，功能板I與反射層2可為平面狀也可根據(jù)實(shí)際需要制成曲面狀。為了達(dá)到調(diào)制電磁波輻射方向圖的目的，首先找出本實(shí)用新型所述反射陣列天線的每一移相單元對(duì)應(yīng)的移相量，也就是說要獲得或者設(shè)計(jì)出反射陣列天線上的移相量分布情況。以下描述每一移相單元移相量的一種設(shè)計(jì)方法，應(yīng)當(dāng)理解的是，下述方法只是輔助說明性的，并不用以限定本實(shí)用新型，實(shí)際上，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，通過閱讀本實(shí)用新型還可以通過其它常規(guī)的設(shè)計(jì)方法來實(shí)現(xiàn)預(yù)期的移相量分布。每一移相單元移相量的一種設(shè)計(jì)方法包括如下步驟:S1、設(shè)置每一移相單元的移相量的變化范圍，構(gòu)造η個(gè)移相單元的移相量的向量空間 ;設(shè)置預(yù)期的電磁波輻射方向圖對(duì)應(yīng)的參數(shù)指標(biāo)。這里的參數(shù)指標(biāo)主要是指影響到電磁波輻射方向圖的主要技術(shù)指標(biāo)，不同的應(yīng)用場景下，關(guān)注的技術(shù)指標(biāo)是不同的，例如，可以是半功率波束寬度等。S2、對(duì)所述移相量的向量空間Θ進(jìn)行抽樣,生成m(m〈n)個(gè)移相單元的抽樣向量空間 ο ;這里的抽樣可以是常用的各種抽樣方法，例如隨機(jī)抽樣、系統(tǒng)抽樣等。S3、依據(jù)所述抽樣向量空間，通過插值方法計(jì)算剩余n-m個(gè)移相單元的移相量，生成η個(gè)移相單元的新的移相量的向量空間 i ;插值方法可以是高斯過程插值法、樣條長治方法等。S4、計(jì)算Oi對(duì)應(yīng)的參數(shù)指標(biāo)，判斷計(jì)算的參數(shù)指標(biāo)是否滿足預(yù)設(shè)要求，若是，則 i即為滿足需要的移相量的向量空間；若否，則通過預(yù)設(shè)的優(yōu)化算法生成新的抽樣向量空間，并通過插值方法生成新的移相量的向量空間 i+1，循環(huán)執(zhí)行直至滿足預(yù)設(shè)要求。預(yù)設(shè)的優(yōu)化算法可以是模擬退火、遺傳算法、禁忌搜索等算法。預(yù)設(shè)要求可以包括例如參數(shù)指標(biāo)的閾值以及精度的范圍。通過上述的方法可以得到我們需要的每一移相單元的移相量分布情況，根據(jù)移相量的分布情況再結(jié)合我們要使用的技術(shù)方案類型來確定具體的設(shè)計(jì)。例如，如果采用由基板單元及人造結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的功能板單元來實(shí)現(xiàn)入射電磁波方向圖的調(diào)制，那么就需要找出能夠滿足移相量分布的人造結(jié)構(gòu)單元的形狀、尺寸信息的對(duì)應(yīng)關(guān)系；如果采用由基板單元及單元孔構(gòu)成的功能板單元來實(shí)現(xiàn)入射電磁波方向圖的調(diào)制，則需要找出能夠滿足移相量分布的孔的形狀、尺寸信息的對(duì)應(yīng)關(guān)系。采用由基板單元及人造結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的功能板單元來實(shí)現(xiàn)入射電磁波方向圖的調(diào)制，合理設(shè)計(jì)每一移相單元上的人造結(jié)構(gòu)單元的形狀、幾何尺寸，可以設(shè)計(jì)出所述反射陣列天線上每一移相單元的移相量，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)期的電磁波輻射方向圖。給定反射陣列天線的工作頻段，確定好基板單元的物理尺寸、材料及電磁參數(shù)，以及人造結(jié)構(gòu)單元的材料、厚度及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，利用仿真軟件，如CST、MATLAB, COMSOL等，可以獲得移相單元的移相量隨人造結(jié)構(gòu)單元幾何形狀生長的變化曲線，即可得到連續(xù)變化的移相單元與移相量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即獲得該種形態(tài)的移相單元最大移相量與最小移相量。本實(shí)施例中，移相單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可通過計(jì)算機(jī)仿真(CST仿真)得到，具體如下:(I)確定基板單元的材料?；鍐卧牟牧?，例如為FR_4、F4b或PS等。(2)確定基板單元的形狀及物理尺寸。例如，基板單元可為橫截面圖形為正方形的方形薄片，基板單元的物理尺寸由工作頻段的中心頻率得到，利用中心頻率得到其波長，再取小于波長的二分之一的一個(gè)數(shù)值做為基板單元橫截面圖形的邊長，例如基板單元橫截面圖形的邊長為工作頻段的中心頻率所對(duì)應(yīng)的電磁波波長的十分之一。基板單元的厚度根據(jù)反射陣列天線的工作頻段有所不同，如反射陣列天線工作于Ku波段時(shí)，基板單元的厚度可取0.5-4mm ;反射陣列天線工作于C波段時(shí),基板單元的厚度可取1_12_ ;反射陣列天線工作于X波段時(shí)，基板單元的厚度可取0.7-6.5mm ;例如在，ku波段下，基板單元的厚度可取為Imm0(3)確定人造結(jié)構(gòu)單元的材料、厚度及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。例如，人造結(jié)構(gòu)單元的材料為銅，人造結(jié)構(gòu)單元的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可為圖5所示的平面雪花狀的人造結(jié)構(gòu)單元，所述的雪花狀的人造結(jié)構(gòu)單元具有相互垂直平分的第一金屬線Jl及第二金屬線J2，所述第一金屬線Jl與第二金屬線J2的長度相同，所述第一金屬線Jl兩端連接有相同長度的兩個(gè)第一金屬分支F1，所述第一金屬線Jl兩端連接在兩個(gè)第一金屬分支Fl的中點(diǎn)上，所述第二金屬線J2兩端連接有相同長度的兩個(gè)第二金屬分支F2，所述第二金屬線J2兩端連接在兩個(gè)第二金屬分支F2的中點(diǎn)上，所述第一金屬分支Fl與第二金屬分支F2的長度相等；此處的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，是指人造結(jié)構(gòu)單元幾何形狀生長的基礎(chǔ)形狀。人造結(jié)構(gòu)單元的厚度可為0.005-1_。例如為
0.018mm。(4)確定人造結(jié)構(gòu)單元的幾何形狀結(jié)構(gòu)生長參數(shù)，此處用S表示。例如，如圖5所示的平面雪花狀的人造結(jié)構(gòu)單元的幾何形狀結(jié)構(gòu)生長參數(shù)S可以包括人造結(jié)構(gòu)單元的線寬W,第一金屬線Jl的長度a,第一金屬分支Fl的長度b。(5)確定人造結(jié)構(gòu)單元的幾何形狀的生長限制條件。例如，如圖5所示的平面雪花狀的人造結(jié)構(gòu)單元的人造結(jié)構(gòu)單元的幾何形狀的生長限制條件有，人造結(jié)構(gòu)單元之間的最小間距WL(如圖5所示，人造結(jié)構(gòu)單元與基板單元的邊的距離為WL/2)，人造結(jié)構(gòu)單元的線寬W，以及第一金屬分支與第二金屬分支之間的最小間距，此最小間距可以與人造結(jié)構(gòu)單元之間的最小間距WL保持一致；由于加工工藝限制，WL通常大于等于0.1mm，同樣，線寬W通常也是要大于等于0.1mm。第一次仿真時(shí)，WL可以取0.1mm，W可以取一定值(即人造結(jié)構(gòu)單元的線寬均勻)，例如0.14mm或0.3mm,此時(shí)人造結(jié)構(gòu)單元的幾何形狀結(jié)構(gòu)生長參數(shù)只有
a、b兩個(gè)變量，令結(jié)構(gòu)生長參數(shù)S = a+b。人造結(jié)構(gòu)單元的幾何形狀通過如圖8至圖9所示的生長方式，對(duì)應(yīng)于某一特定中心頻率(例如11.95GHZ)，可以得到一個(gè)連續(xù)的移相量變化范圍。以圖5所示的人造結(jié)構(gòu)單元為例，具體地，所述人造結(jié)構(gòu)單元的幾何形狀的生長包括兩個(gè)階段(幾何形狀生長的基礎(chǔ)形狀為圖5所示的人造結(jié)構(gòu)單元):第一階段:根據(jù)生長限制條件，在b值保持不變的情況下，將a值從最小值變化到最大值，此時(shí)b=0，S=a,此生長過程中的人造結(jié)構(gòu)單元均為“十”字形(a取最小值時(shí)除外)。a的最小值即為線寬W，a的最大值為(BC-WL)。因此，在第一階段中，人造結(jié)構(gòu)單元的幾何形狀的生長如圖8所示，即從邊長為W的正方形JX1，逐漸生長成最大的“十”字形幾何形狀JDl。第二階段:根據(jù)生長限制條件，當(dāng)a增加到最大值時(shí)，a保持不變；此時(shí)，將b從最小值連續(xù)增加到最大值，此時(shí)b不等于0，S=a+b，此生長過程中的人造結(jié)構(gòu)單元均為平面雪花狀。b的最小值即為線寬W，b的最大值為(BC-WL-2W)。因此，在第二階段中，人造結(jié)構(gòu)單元的幾何形狀的生長如圖9所示，即從最大的“十”字形幾何形狀JD1，逐漸生長成最大的平面雪花狀的幾何形狀JD2，此處的最大的平面雪花狀的幾何形狀JD2是指，第一金屬分支Jl與第二金屬分支J2的長度b已經(jīng)不能再伸長，否則第一金屬分支與第二金屬分支將發(fā)生相交。應(yīng)用上述方法對(duì)如下三種人造結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行仿真:(I)圖5所示為平面雪花狀的人造結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的移相單元，該移相單元的第一種結(jié)構(gòu)中，基板單元V的材料為聚苯乙烯(PS)，其介電常數(shù)為2.7，損耗角正切為0.0009 ；基板單元V的物理尺寸為，厚度2mm，橫截面圖形為邊長為2.7mm的正方形；人造結(jié)構(gòu)單元的材料為銅，其厚度為0.018mm ;反射單元的材料為銅，其厚度為0.018mm ;此處，結(jié)構(gòu)生長參數(shù)S為第一金屬線Jl的長度a與第一金屬分支Fl的長度b之和。具有此人造結(jié)構(gòu)單元的移相單元的生長方式請(qǐng)參見圖8至圖9 ;具有此結(jié)構(gòu)的人造結(jié)構(gòu)單元的移相單元其移相量隨結(jié)構(gòu)生長參數(shù)S的變化如圖12所示。從圖中可以看出，移相單元的移相量是隨著S參數(shù)的連續(xù)增大連續(xù)變化的，該移相單元的移相量的變化范圍大概在10-230度，其最大移相量與最小移相量的差值約為220度，小于360度。在該移相單元的第二種結(jié)構(gòu)中，僅改變基板單元V橫截面圖形為邊長為8.2mm的正方形，其它參數(shù)不變，具有該種結(jié)構(gòu)的人造結(jié)構(gòu)單元的移相單元其移相量隨結(jié)構(gòu)生長參數(shù)S的變化如圖38所示；從圖中可以看出，該移相單元的移相量是隨著S參數(shù)的連續(xù)增大連續(xù)變化的，該移相單元的移相量的變化范圍大概在275-525度，其最大移相量與最小移相量的差值約為250度，仍然小于360度。(2)如圖10所示為另一種形式的人造結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的移相單元，該人造結(jié)構(gòu)單元具有相互垂直平分的第一主線Zl及第二主線Z2，第一主線Zl與第二主線Z2形狀尺寸相同，第一主線Zl兩端連接有兩個(gè)相同的第一直角折角線ZJ1，第一主線Zl兩端連接在兩個(gè)第一直角折角線ZJl的拐角處，第二主線Z2兩端連接有兩個(gè)第二直角折角線ZJ2，第二主線Z2兩端連接在兩個(gè)第二直角折角線ZJ2的拐角處，第一直角折角線ZJl與第二直角折角線ZJ2形狀尺寸相同，第一直角折角線ZJ1、第二直角折角線ZJ2的兩個(gè)角邊分別平行于正方形基板單元的兩個(gè)邊，第一主線Z1、第二主線Z2為第一直角折角線ZJ1、第二直角折角線ZJ2的角平分線。該移相單元中，基板單元V的材料為聚苯乙烯(PS)，其介電常數(shù)為2.7，損耗角正切為0.0009 ;基板單元的物理尺寸為，厚度2mm，橫截面圖形為邊長為2mm的正方形；人造結(jié)構(gòu)單元的材料為銅，其厚度為0.018mm ;反射單元的材料為銅，其厚度為0.018mm ;此處，結(jié)構(gòu)生長參數(shù)S為第一主線與第一直角折角線的長度之和。該移相單元上的人造結(jié)構(gòu)單元的生長方式請(qǐng)參見圖13 ;具有此人造結(jié)構(gòu)單元的移相單元其移相量隨結(jié)構(gòu)生長參數(shù)S的變化如圖14所示。從圖中可以看出，移相單元的移相量是隨著S參數(shù)的連續(xù)增大連續(xù)變化的，該移相單元的移相量的變化范圍大概在10-150度，其最大移相量與最小移相量的差值約為140度，小于360度。(3)如圖11所示為另一種形式的人造結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的移相單元，該人造結(jié)構(gòu)單元具有相互垂直平分的第一主干線GXl及第二干主線GX2，第一主干線GXl與第二干主線GX2的形狀尺寸相同，第一主干線GXl兩端連接有沿相反方向延伸的兩個(gè)第一直線ZXl，第二主干線GX2兩端連接有沿相反方向延伸的兩個(gè)第二直線ZX2，第一直線ZXl與第二直線ZX2的形狀尺寸相同，第一直線ZXl與第二直線ZX2分別平行于正方形基板單元V的兩個(gè)邊，第一直線ZXl與第一主干線GX2的夾角為45度，第二直線ZX2與第二主干線GX2的夾角為45度。該移相單元中，基板單元V的材料為聚苯乙烯(PS)，其介電常數(shù)為2.7，損耗角正切為
0.0009 ;基板單元V的物理尺寸為，厚度2mm,橫截面圖形為邊長為2mm的正方形；人造結(jié)構(gòu)單元的材料為銅，其厚度為0.018mm ;反射單元的材料為銅，其厚度為0.018mm。此處，結(jié)構(gòu)生長參數(shù)S為第一主線與第一折線的長度之和。該移相單元上的人造結(jié)構(gòu)單元的生長方式請(qǐng)參見圖15 ;具有此人造結(jié)構(gòu)單元的移相單元其移相量隨結(jié)構(gòu)生長參數(shù)S的變化如圖16所示。從圖中可以看出，移相單元的移相量是隨著S參數(shù)的連續(xù)增大連續(xù)變化的，該移相單元的移相量的變化范圍大概在10-130度，其最大移相量與最小移相量的差值約為120度，小于360度。另外，圖5所示的平面雪花狀的人造結(jié)構(gòu)單元還可以有其它變形。圖6是圖5所示的平面雪花狀的人造結(jié)構(gòu)單元的一種衍生結(jié)構(gòu)。其在每個(gè)第一金屬分支Fl及每個(gè)第二金屬分支F2的兩端均連接有完全相同的第三金屬分支F3，并且相應(yīng)的第三金屬分支F3的中點(diǎn)分別與第一金屬分支Fl及第二金屬分支F2的端點(diǎn)相連。依此類推，本實(shí)用新型還可以衍生出其它形式的人造結(jié)構(gòu)單元。圖6所示的只是人造結(jié)構(gòu)單元幾何形狀生長的基礎(chǔ)形狀。圖7是圖5所示的平面雪花狀的人造結(jié)構(gòu)單元的一種變形結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)的人造結(jié)構(gòu)單元，第一金屬線Jl與第二金屬線J2不是直線，而是彎折線，第一金屬線Jl與第二金屬線J2均設(shè)置有兩個(gè)彎折部WZ，但是第一金屬線Jl與第二金屬線J2仍然是垂直平分，通過設(shè)置彎折部的朝向與彎折部在第一金屬線與第二金屬線上的相對(duì)位置，使得圖7所示的人造結(jié)構(gòu)單元繞垂直于第一金屬線與第二金屬線交點(diǎn)的軸線向任意方向旋轉(zhuǎn)90度的圖形都與原圖重合。另外，還可以有其它變形，例如，第一金屬線Jl與第二金屬線J2均設(shè)置多個(gè)彎折部WZ。圖7所示的只是人造結(jié)構(gòu)單元幾何形狀生長的基礎(chǔ)形狀。除上述的三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的人造結(jié)構(gòu)單元外，本實(shí)用新型還可以有其它拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的人造結(jié)構(gòu)單元。如圖17a所示的三角形金屬片；如圖17b所示的正方形金屬片，如圖17c所示的圓形金屬片；如圖17d所示的圓形金屬環(huán)；如圖17e所示的方形金屬環(huán)等。通過上述方法也能得到具有上述人造結(jié)構(gòu)單元的移相單元的移相量隨結(jié)構(gòu)生長參數(shù)S的變化曲線。通過上述生長得到的移相單元的移相量范圍如果包含了我們需要的移相量范圍(即能同時(shí)取到所需的最大移相量與最小移相量)，則滿足設(shè)計(jì)需要。如果上述生長得到移相單元的移相量變化范圍 不滿足設(shè)計(jì)需要，例如移相量最大值太小或移相量最小值過大，則變動(dòng)WL與W，重新仿真，直到得到我們需要的移相量變化范圍。根據(jù)預(yù)期的電磁波輻射方向圖，通過計(jì)算得到天線上的移相量分布，通過上述的人造結(jié)構(gòu)單元的生長方法得到移相量分布對(duì)應(yīng)的人造結(jié)構(gòu)單元尺寸和分布信息，即能得到本實(shí)用新型的功能板，在功能板的一側(cè)設(shè)置反射層，即形成了本實(shí)用新型的反射陣列天線，該天線即可實(shí)現(xiàn)預(yù)期的電磁波輻射方向圖。下面例舉了本實(shí)用新型的三種應(yīng)用，應(yīng)當(dāng)理解的是，本實(shí)用新型并不限于此三種應(yīng)用。(I)將具有寬波束方向圖的電磁波調(diào)制成具有窄波束方向圖的電磁波為了達(dá)到調(diào)制電磁波輻射方向圖的目的，首先找出本實(shí)用新型反射陣列天線上的每一移相單元對(duì)應(yīng)的移相量，也就是說要獲得或者設(shè)計(jì)出天線上的移相量分布情況。此例中寬波束初級(jí)饋源方向圖中其波束寬度為31.8度，目標(biāo)是將此寬波束方向圖調(diào)制成窄波束方向圖，且波束寬度控制在4度以內(nèi)。初級(jí)饋源方向圖如圖18所示。此例中，移相單元設(shè)計(jì)為橫截面圖形為正方形的方形薄片，正方形的邊長不超過
2.7mm,該反射陣列天線的所有移相單元按照正方形方格排列，在一 450mmX 450mm大小的平板上可排布166X166=27556個(gè)移相單元。結(jié)合上文所述每一移相單元的移相量的設(shè)計(jì)方法，在步驟SI中，設(shè)置移相量的變化范圍，以每個(gè)移相單元的移相量作為一個(gè)可調(diào)參數(shù)，以波束寬度作為目標(biāo)函數(shù)，則有優(yōu)化問題如下minT(01； θ2, θη I
0e 其中O = Le1, θ2，...，Θη]為包含所有可調(diào)參數(shù)的向量空間，在此例中為η個(gè)移相單元的移相量的向量，Si為解空間(即設(shè)置的移相量的變化范圍)。在此例中，η=27556,可調(diào)參數(shù)很龐大，那么尋找一個(gè)波束寬度最窄使得電磁波輻射方向圖最優(yōu)的移相單元的移相量分布是一個(gè)極為復(fù)雜的高維優(yōu)化問題。我們可以結(jié)合空間填充設(shè)計(jì)方法和空間插值方法將優(yōu)化維度從27556維降低到1000維左右，具體為:步驟S2中，生成一個(gè)m=1000個(gè)移相單元的抽樣向量空間0。=[ Θ 1(|，Θ 2(|，...，
9 m0]；步驟S3中，根據(jù)1000個(gè)移相單元的的抽樣向量空間GV使用高斯過程插值、樣條插值等任一種插值方法計(jì)算剩余的n-m個(gè)移相單元的移相量，生成η個(gè)移相單元的新的移相量的向量空間:Oi=H1, θ2，...，θω, θω+1, θπ+2，...，θη]；步驟S4中，利用計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算 i對(duì)給定方向圖調(diào)制后的波束寬度T ( O i)，根據(jù)預(yù)設(shè)的優(yōu)化方法(如模擬退火、遺傳算法、禁忌搜索等)，生成一個(gè)新的抽樣向量空間，令i=i+l，并依據(jù)新的抽樣向量空間進(jìn)行插值生成新的移相量的向量空間 i+1，循環(huán)執(zhí)行直至滿足預(yù)設(shè)要求。得到移相量分布之后，再通過上文所述的人造結(jié)構(gòu)單元的生長方法得到每一移相單元上的人造結(jié)構(gòu)單元的形狀和排布信息，具地，采用如圖5所示的平面雪花狀的人造結(jié)構(gòu)單元生長得到需要的移相單元相移量變化范圍。對(duì)得到的天線施加一個(gè)如圖18所示的初級(jí)饋源，進(jìn)行仿真測試，得到其方向圖如圖19所示。其波束寬度為3.16度。實(shí)現(xiàn)了寬波束方向圖電磁波到窄波束方向圖電磁波的調(diào)制。(2)將具有窄波束方向圖的電磁波調(diào)制成具有寬波束方向圖的電磁波通過上述方法還可以設(shè)計(jì)出將具有窄波束方向圖的電磁波調(diào)制成具有寬波束方向圖的電磁波的反射陣列天線，具有窄波束方向圖的電磁波調(diào)制為具有寬波束方向圖的電磁波的情況與上述的具有寬波束方向圖的電磁波調(diào)制為具有窄波束方向圖的電磁波，其實(shí)是一個(gè)可逆的過程。將具有寬波束方向圖的電磁波調(diào)制為具有窄波束方向圖的電磁波可以看作是發(fā)射，將具有窄波束方向圖的電磁波調(diào)制為具有寬波束方向圖的電磁波可以看作是接收。(3)改變電磁波方向圖的主波束指向通過上述方法還可以設(shè)計(jì)出改變電磁波方向圖的主波束指向的反射陣列天線，在步驟Si中，設(shè)置移相量的變化范圍，以每個(gè)移相單元的移相量作為一個(gè)可調(diào)參數(shù)，以波束寬度和主波束指向作為參數(shù)指標(biāo)，如圖18所示，為初級(jí)饋源的輻射方向圖，其主波束指向?yàn)镺度，波束寬度為3.16度。目標(biāo)是將主波束的方向改變?yōu)?5度，波束寬度控制在4度以內(nèi)。對(duì)得到的天線施加一個(gè)如圖18所示的初級(jí)饋源，進(jìn)行仿真測試，得到其方向圖如圖20所示。其主波束指向?yàn)?5度，波束寬度為3.7度。實(shí)現(xiàn)了將主波束的方向改變?yōu)?5度，波束寬度控制在4度以內(nèi)的目標(biāo)。通過改變電磁波方向圖的主波束指向，可以避免電磁干擾。例如在船上，大量的電磁波如果通過甲板直接反射到控制室中，將會(huì)對(duì)控制室的電子設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾，影響航行安全。這時(shí)，如果在甲板上鋪設(shè)有上述的反射陣列天線，從而改變干擾電磁波主波束指向，使得電磁的大部分能量反射至別處，從而提升了控制室中電子設(shè)備抗電磁干擾的能力。部分移相單元的移相量過大，從而導(dǎo)致所述反射陣列天線的所有移相單元的移相量與最小移相量的差值并不是都小于360度，但是，當(dāng)所述反射陣列天線的所有移相單元的移相量與最小移相量的差值小于360度的移相單元的數(shù)量占所有移相單元數(shù)量的80%以上時(shí)，其與所述反射陣列天線的所有移相單元的移相量與最小移相量的差值小于360度的情況具有基本相同的效果。通過設(shè)計(jì)反射層的防翹曲圖案，使得本實(shí)用新型的反射陣列天線的反射層不僅能夠在反射天線所在工作頻段內(nèi)的電磁波，而且具有防止翹曲的功能。通過設(shè)計(jì)反射層來減少反射層的整體覆蓋率，從而釋放了功能板與反射層之間的應(yīng)力，這也就避免了翹曲現(xiàn)象的出現(xiàn)。天線通常是接收或者發(fā)送信號(hào)，根據(jù)需要的輻射方向圖，設(shè)計(jì)天線上的移相量分布，即可得到所需功能的天線。上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本實(shí)用新型并不局限于上述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的啟示下，在不脫離本實(shí)用新型宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種反射陣列天線，其特征在于，包括用于對(duì)入射電磁波進(jìn)行波束調(diào)制的功能板以及設(shè)置在所述功能板上的用于反射電磁波且防止翹曲的反射層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射陣列天線，其特征在于，所述反射層為具有防翹曲圖案的金屬層，所述防翹曲圖案能夠抑制所述反射層相對(duì)所述功能板發(fā)生翹曲。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反射陣列天線，其特征在于，所述反射層為具有電導(dǎo)通特性的金屬層。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反射陣列天線，其特征在于，所述反射層為具有非電導(dǎo)通特性的金屬層。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反射陣列天線，其特征在于，所述反射層為具有細(xì)縫槽狀防翹曲圖案的金屬層。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反射陣列天線，其特征在于，所述反射層為具有孔狀防翹曲圖案的金屬層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的反射陣列天線，其特征在于，所述孔狀防翹曲圖案包括圓孔狀防翹曲圖案、橢圓孔狀防翹曲圖案、多邊形孔狀防翹曲圖案、三角形孔狀防翹曲圖案。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反射陣列天線，其特征在于，所述反射層為具有金屬網(wǎng)格狀防翹曲圖案的金屬網(wǎng)格反射層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的反射陣列天線，其特征在于，所述金屬網(wǎng)格反射層由多片相互間隔的金屬片構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的反射陣列天線，其特征在于，單個(gè)金屬片的形狀為三角形或者多邊形。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的反射陣列天線，其特征在于，所述單個(gè)金屬片的形狀為正方形。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的反射陣列天線，其特征在于，所述多片金屬片相互之間的間隔小于入射電磁波工作波長的二十分之一。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的反射陣列天線，其特征在于，所述金屬網(wǎng)格反射層為由多條金屬線縱橫交錯(cuò)構(gòu)成的具有多個(gè)網(wǎng)孔的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的反射陣列天線，其特征在于，單個(gè)網(wǎng)孔的形狀為三角形或者多邊形。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的反射陣列天線，其特征在于，所述單個(gè)網(wǎng)孔的形狀為正方形或正六邊形。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的反射陣列天線，其特征在于，所述單個(gè)網(wǎng)孔的邊長小于入射電磁波工作波長的二分之一。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的反射陣列天線，其特征在于，所述多條金屬線的線寬大于或等于0.01mm。
18.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反射陣列天線，其特征在于，所述金屬層為金、銀、銅、鋁、金合金、銀合金、銅合金、鋅合金或招合金制成。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射陣列天線，其特征在于，所述功能板包括兩個(gè)或兩個(gè)以上的功能板單元，所述反射層包括與功能板單元對(duì)應(yīng)數(shù)量的反射單元，所述功能板單元與其對(duì)應(yīng)的反射單元構(gòu)成一個(gè)用于移相的移相單元。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的反射陣列天線，其特征在于，所述反射陣列天線中的所有移相單兀的最大移相量與最小移相量的差值小于360度。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射陣列天線，其特征在于，所述功能板為一層結(jié)構(gòu)或由多個(gè)片層所構(gòu)成的多層結(jié)構(gòu)。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的反射陣列天線，其特征在于，所述功能板單元包括基板單元以及設(shè)置在所述基板單元一側(cè)的用于對(duì)入射電磁波產(chǎn)生電磁響應(yīng)的人造結(jié)構(gòu)單元。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的反射陣列天線，其特征在于，所述基板單元由陶瓷材料、高分子材料、鐵電材料、鐵氧材料或鐵磁材料制成。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的反射陣列天線，其特征在于，所述高分子材料為熱塑性材料。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的反射陣列天線，其特征在于，所述熱塑性材料為聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰亞胺、聚乙烯、聚醚醚酮、聚四氟乙烯或環(huán)氧樹脂。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的反射陣列天線，其特征在于，所述人造結(jié)構(gòu)單元為導(dǎo)電材料構(gòu)成的具有幾何圖案的結(jié)構(gòu)。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的反射陣列天線，其特征在于，所述導(dǎo)電材料為金屬或非金屬導(dǎo)電材料。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的反射陣列天線，其特征在于，所述金屬為金、銀、銅、金合金、銀合金、銅合金、鋅合金或鋁合金；所述非金屬導(dǎo)電材料為導(dǎo)電石墨、銦錫氧化物或摻鋁氧化鋅。
29.根據(jù)權(quán)利要求22所述的反射陣列天線，其特征在于，所述反射陣列天線還包括用于覆蓋所述人造結(jié)構(gòu)單元的保護(hù)層。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的反射陣列天線，其特征在于，所述保護(hù)層為PS塑料、PET塑料或HIPS塑料。
31.根據(jù)權(quán)利要求19所述的反射陣列天線，其特征在于，所述功能板單元由基板單元及其上開設(shè)的單元孔構(gòu)成。
32.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射陣列天線，其特征在于，所述反射陣列天線用于將具有寬波束方向圖的電磁波調(diào)制成具有窄波束方向圖的電磁波。
33.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射陣列天線，其特征在于，所述反射陣列天線用于將具有窄波束方向圖的電磁波調(diào)制成具有寬波束方向圖的電磁波。
34.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射陣列天線，其特征在于，所述反射陣列天線用于改變電磁波方向圖的主波束指向。
35.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射陣列天線，其特征在于，所述功能板為曲面狀或平面狀。
36.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射陣列天線，其特征在于，所述反射層為曲面狀或平面狀。
37.根據(jù)權(quán)利要求22或31所述的反射陣列天線，其特征在于，所述基板單元的橫截面圖形為三角形或多邊形。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的反射陣列天線，其特征在于，所述基板單元的橫截面圖形為等邊三角形、正方形、菱形、正五邊形、正六邊形或者正八邊形。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的反射陣列天線，其特征在于，所述基板單元的橫截面圖形的邊長小于入射電磁波工作波長的二分之一。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的反射陣列天線，其特征在于，所述基板單元的橫截面圖形的邊長小于入射電磁波工作波長的四分之一。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的反射陣列天線，其特征在于，所述基板單元的橫截面圖形的邊長小于入射電磁波工作波長的八分之一。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的反射陣列天線，其特征在于，所述基板單元的橫截面圖形的邊長小于入射電磁波工作波長的十分之一。
43.根據(jù)權(quán)利要求22所述的反射陣列天線，其特征在于，所述反射陣列天線工作于Ku波段，所述基板單元厚度為0.5-4mm。
44.根據(jù)權(quán)利要求22所述的反射陣列天線，其特征在于，所述反射陣列天線工作于X波段，所述基板單元厚度為0.7-6.5mm。
45.根據(jù)權(quán)利要求22所述的反射陣列天線，其特征在于，所述反射陣列天線工作于C波段，所述基板單元厚度為1_12mm。
46.根據(jù)權(quán)利要求20所述的反射陣列天線，其特征在于，所述反射陣列天線中的所有移相單元的最大移相量與最小移相量的差值的范圍為(Γ300度。
47.根據(jù)權(quán)利要求20所述的反射陣列天線，其特征在于，所述反射陣列天線中的所有移相單元的最大移相量與最小移相量的差值的范圍為0 280度。
48.根據(jù)權(quán)利要求20所述的反射陣列天線，其特征在于，所述反射陣列天線中的所有移相單元的最大移相量與最小移相量的差值的范圍為(Γ250度。
49.根據(jù)權(quán)利要求20所述的反射陣列天線，其特征在于，所述反射陣列天線中的所有移相單元的最大移相量與最小移相量的差值的范圍為0 180度。
50.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射陣列天線，其特征在于，所述反射陣列天線為發(fā)射天線、接收天線或收發(fā)兩用天線。
51.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射陣列天線，其特征在于，所述反射陣列天線為衛(wèi)星電視接收天線、衛(wèi)星通信天線、微波天線或雷達(dá)天線。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種反射陣列天線，包括用于對(duì)入射電磁波進(jìn)行波束調(diào)制的功能板以及設(shè)置在所述功能板上的用于反射電磁波且防止翹曲的反射層。通過設(shè)計(jì)反射層的防翹曲圖案，使得本實(shí)用新型的反射陣列天線的反射層不僅能夠在反射天線所在工作頻段內(nèi)的電磁波，而且具有防止翹曲的功能。通過設(shè)計(jì)反射層來減少反射層的整體覆蓋率，從而釋放了功能板與反射層之間的應(yīng)力，這也就避免了翹曲現(xiàn)象的出現(xiàn)。
文檔編號(hào)H01Q21/00GK202997056SQ20122059080
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月9日
發(fā)明者劉若鵬, 季春霖, 殷俊 申請(qǐng)人:深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司