反射陣輻射單元及平板反射陣天線的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型設及一種微帶反射天線用福射單元，具體講是一種反射陣福射單元及 平板反射陣天線，屬于天線技術領域。
【背景技術】
[0002] 反射陣天線是利用平面單元的相移特性來補償從饋源發(fā)出的入射波至等相位面 的路徑差帶來的相位差，從而形成垂直于等相位面的聚焦波束，其與傳統(tǒng)的反射面天線相 比，其結構緊湊更適用于空間受限的場合如便攜式衛(wèi)星通信天線。但是目前傳統(tǒng)的反射陣 天線存在頻帶窄、口徑效率低等諸多不足缺點。
[0003] 為了突破傳統(tǒng)反射陣天線的不足，除了優(yōu)化設計饋源外，在陣面設計上國內外學 者提出解決方案可W歸結為W下兩類：一是減少陣面單個單元的照射路徑差，從而減少路 徑差帶來的相位差異；二是提高陣面單元的相位補償能力。前者通過提高天線的焦徑比，即 增大饋源的焦距或減小陣面口徑，但此法或因采用長焦增加了天線的空間占用或因口徑太 小限制了增益，影響通信效果；而后者通常采用時延線或多層結構，時延線不僅受限于單元 尺寸而且隨著時延線長度的增加帶來損耗的增加，而多層結構不僅增加了損耗，還增加了 結構復雜度和制造成本。 【實用新型內容】
[0004] 本實用新型所要解決的技術問題在于克服現(xiàn)有技術缺陷，提供一種結構工藝簡 單、損耗小，可按需補償相位的反射陣福射單元及平板反射陣天線。
[0005] 為了解決上述技術問題，本實用新型提供的反射陣福射單元，包括介質基片和印 制在介質基片一側的金屬圖案層；所述金屬圖案層采用多環(huán)嵌套結構，包括多個相位因子 調整環(huán)和若干個位于相位因子調整環(huán)外圍的相位補償環(huán)。
[0006] 作為優(yōu)選，所述反射陣福射單元的周期為0. 5-0. 7入。
[0007] 作為優(yōu)選，所述反射陣福射單元的周期可取等周期或漸變周期。
[000引作為優(yōu)選，所述相位因子調整環(huán)、相位補償環(huán)的環(huán)寬度和環(huán)間距均為0. 1-0. 4mm。
[0009] 作為優(yōu)選，所述相位因子調整環(huán)的環(huán)數(shù)為2-4個，所述相位補償環(huán)的環(huán)數(shù)為1-7 個。
[0010] 本實用新型還提供了一種平板反射陣天線，包括反射陣面和饋源，所述反射陣面 包括多個權利要求1所述的反射陣福射單元、支撐層和反射底板；所述反射陣福射單元與 支撐層連接，所述支撐層與反射底板連接；所述反射陣面上相對稱的反射陣福射單元中各 相位因子調整環(huán)的寬度和間距一致；所述反射陣福射單元上相位補償環(huán)的環(huán)寬度及間距一 致，隨著反射陣福射單元離饋源位置變遠其相位補償環(huán)的外環(huán)尺寸逐漸減小。
[0011] 作為優(yōu)選，所述相鄰周期的相位補償環(huán)邊到邊的距離至少為0. 2入。
[0012] 作為優(yōu)選，所述支撐層采用低損耗聚己締泡沫、聚丙締泡沫、聚酷亞胺泡沫或聚氨 醋泡沫。
[0013] 作為優(yōu)選，所述反射底板采用金屬或非金屬導體材料。
[0014] 本實用新型的有益效果在于：（1)、采用單層印制結構，降低了多層印刷技術的工 藝難度，減少了介質損耗并降低了加工成本，與傳統(tǒng)單元相比其相位補償能力提高為的4-6 倍，將傳統(tǒng)反射陣的焦徑比降低到0. 5甚至更低；(2)、在整個工作頻帶上可W針對每個反 射陣單元進行優(yōu)選結構尺寸，使其相位按需補償，從而拓展了反射陣天線的增益帶寬；（3)、 反射陣福射單元的周期采用0. 5-0. 7A，可W避免產(chǎn)生柵瓣帶來的增益損失，從而保證反 射陣的口徑效率；（4)、對于長焦反射陣（饋源至距饋源最遠單元的照射角小于40° )可 W采用等周期設計，從而縮短設計周期；對于短焦反射陣可采用漸變周期設計，照射角大于 40°區(qū)域的單元周期逐漸減小，從而提高陣面的利用效率，從而進一步改善增益；巧）、相 位因子調整環(huán)的環(huán)寬度和環(huán)間距均為0. 1-0. 4mm，W便于根據(jù)各反射單元和饋源的相對位 置確定的相位響應需求來優(yōu)選相位因子調整環(huán)的結構參數(shù)，將相位誤差控制在20°W內； 化）、相位因子調整環(huán)的環(huán)數(shù)為2-4個，相位補償環(huán)的環(huán)數(shù)為1-7個，可W根據(jù)更好更方便地 調節(jié)相位差；（7)、相鄰周期的相位補償環(huán)邊到邊的距離至少為0. 2A，可W減少相鄰周期 的相位補償環(huán)之間的禪合。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本實用新型反射陣福射單元結構示意圖；
[0016] 圖2為本實用新型射陣福射單元組陣側視圖；
[0017] 圖3為圖1中相位因子調整環(huán)結構圖；
[001引圖4為反射陣福射單元組陣示意圖；
[0019] 圖5為相位需求頻響曲線；
[0020] 圖6為相位需求和優(yōu)選參數(shù)后相位響應曲線圖；
[0021] 圖7為中單元移相量隨結構參數(shù)的變化曲線圖；
[0022] 圖8為反射陣面上金屬圖案層的生長方式示意圖。
【具體實施方式】
[0023] 下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
[0024]如圖1、2和3所示，本實用新型反射陣福射單元1由介質基片11、印制在介質基 片11下側的金屬圖案層12組成。金屬圖案層12包括相位因子調整環(huán)121和相位補償環(huán) 122,上述相位因子指的是相位頻響曲線的斜率，取決于反射陣單元和饋源的相對位置。相 位補償環(huán)122印制在相位因子調整環(huán)121的外圍，二者形成多環(huán)嵌套結構。本實施例中，相 位因子調整環(huán)121和相位補償環(huán)122均采用正方形環(huán)結構，相位因子調整環(huán)121的數(shù)目為 3個，相位補償環(huán)122的數(shù)目為7個。3個相位因子調整環(huán)121的環(huán)寬度（即圖3中的W8、 W9、W10)、相鄰相位因子調整環(huán)121之間的距離（即圖3中的D9、D10)均可根據(jù)需要進行調 整。基于印制板工藝的工差要求，相位因子調整環(huán)121、相位補償環(huán)122的環(huán)寬度和環(huán)間距 通常取0. 1-0. 4mm，該樣可W根據(jù)各單元和饋源的相對位置確定的相位響應需求來優(yōu)選相 位因子調整環(huán)的結構參數(shù)，使得設計值和理論計算值的相位誤差控制在20°W內。介質基 片11采用低介質損耗聚四氣己締、玻璃纖維或環(huán)氧樹脂等材料；金屬圖案層12采用低導電 損耗的銅或表面沉金的銅材料。
[0025] 如圖1所示，反射陣福射單元1的周期（即圖2中的d，介質基片11的長度）取 0.5-0. 7A，其可取等周期或漸變周期，A為反射陣天線工作頻段中屯、頻率的對應的電磁波 波長。L為反射陣福射單元1中最外圍相位補償環(huán)122的寬度。本實施例子中反射陣福射 單元1整體采用正方形，當然也可W采用正=角形、矩形、圓環(huán)形或正六邊形等常規(guī)形狀。
[0026] 在實際反射陣面排布過程中，相位因子調整環(huán)121和相位補償環(huán)122的數(shù)目視情 進行調整，為了更好更方便地調節(jié)相位差，相位因子調整環(huán)的環(huán)數(shù)一般為2-4個，相位補償 環(huán)的環(huán)數(shù)一般為1-7個。
[0027] 作為本領域技術人員應當知道相位因子調整環(huán)121和相位補償環(huán)122也可W采用 矩形環(huán)、正六邊形環(huán)或圓形環(huán)。金屬圖案層12也可W印制于介質基片11的上側。
[002引如圖2和4所示，多個反射陣福射單元拼合過程中，隨著照射路徑的增長、相位補 償要求逐漸減少，每減少360°時單元減少外面一個相位補償環(huán)122,從而完成整個陣面單 元的圖形生長而形成整面反射陣福射單元組，將反射陣福射單元組、泡沫支撐層2和反射 底板3膠粘而成組成反射陣面。在反射陣面架設饋源即形成平板反射陣天線。為了減少相 鄰周期的相位補償環(huán)之間的禪合，相鄰周期的相位補償環(huán)122邊到邊的距離不小于0. 2入， 即圖4中S。
[0029] 如圖2所示，反射陣面為分層結構，從上到下依次包括反射陣福射單元1、支撐層2 和反射底板3,支撐層2粘接在反射陣福射單元1的下方，反射底板3粘接在支撐層2的下 方。本實用新型中支撐層2可采用低損耗聚己締泡沫、聚丙締