一种地面加载十字形缝隙的微带反射阵单元及反射阵天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于天线技术领域，特别涉及一种地面加载十字形缝隙的微带反射阵单元及反射阵天线。
【背景技术】
[0002]随着雷达、卫星通信以及太空探测技术的快速发展，大口径高增益天线的需求日益提升，传统的高增益天线主要包括抛物面天线或者阵列天线，但是两者都存在缺点。抛物面天线虽然增益高，工作频带宽，但是具有庞大笨重，难于加工，安装困难等缺点，尤其是在高频时。阵列天线虽然体积小，扫描方式灵活，扫描范围较大，但是具有增益低，损耗大，控制电路复杂，加载的有源器件价格昂贵等缺点。这些缺点限制了上述两种天线在航空、雷达、卫星等方面的应用，在这种情况下，微带反射阵列天线应用而生。
[0003]作为上述两种高增益天线相结合的产物，微带反射阵列天线具有重量轻、体积小、平面结构、加工成本低、制作简单、易与其他物体共形等优点，使得其无论在军事领域还是民用领域都具有很高的应用价值。微带反射阵列天线不需要昂贵的T/R、移相器等组件，其反射单元多采用相对便宜的有源或者无源的单元。传统的微带反射阵列天线的带宽通常都较窄，但是可以通过合理的设计单元形式或者其他方法来提升带宽。单元的性能对于反射阵整体的性能具有很大的影响，通过合理的设计单元的形式，除了可以提高反射阵的工作带宽之外，还可以实现反射阵的多波束、线-圆极化转换、多频段工作、波束扫描等性能。
[0004]M.R.Chaharmir等人在2003年提出了地面加载一字形缝隙的口径親合反射单元，相对于传统的通过改变单元尺寸大小来调节反射相位的形式，该结构形式的反射单元在一定程度上提高了天线带宽，但是该反射单元只能工作在与缝隙长度方向相垂直的单线极化，一定程度上限制了其应用范围。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服目前传统的加载一字形缝隙的反射阵单元只能工作在一个线极化，且极化方向与缝隙方向垂直的缺陷，设计出一种地面加载十字形缝隙的双极化微带反射阵单元，该单元可以工作在两个相互垂直的极化方向，而且不同极化方向之间完全相互独立，基于该单元可以设计出具有双波束或者线-圆极化波转换的性能的反射阵天线。
[0006]为了实现上述目的，本发明提供了一种地面加载十字形缝隙的微带反射阵单元，从上到下依次包括:贴片、低介电常数介质基片、高介电常数介质基片、加载十字形缝隙的地板、泡沫层和地板；所述加载十字形缝隙的地板为中部开有十字形缝隙的金属平板；所述泡沫层为泡沫材质或纸质蜂窝的平板；所有相邻的层与层之间都是紧密贴合。
[0007]上述技术方案中，所述贴片的形状为矩形、圆形或六边形。
[0008]上述技术方案中，所述低介电常数介质基片的介电常数为2.2。
[0009]上述技术方案中，所述高介电常数介质基片的介电常数范围为7?10。
[0010]上述技术方案中，所述泡沫层的材料的介电常数介于I?1.1之间。
[0011]上述技术方案中，所述微带反射阵单元在X方向和I方向相互独立。
[0012]基于上述的地面加载十字形缝隙的微带反射阵单元，本发明还提供了一种微带反射天线所述天线包括:馈源和微带反射阵列，所述馈源为角锥喇叭天线；用于发射或接收电磁波；所述微带反射阵列包括若干个横向、纵向均匀排列的地面加载十字形缝隙的微带反射阵单元。
[0013]上述技术方案中，所述天线的每个微带反射阵单元的加载十字形缝隙的地板上的十字形缝隙的大小是不同的，用来补偿所述馈源到不同微带反射阵单元的路程差带来的相位差。
[0014]本发明的优点在于:
[0015]1、相对于传统的在地面加载一字形缝隙的单元，本发明所提出的加载十字形的反射阵单元具有更加广泛的实际应用，具有更多的特性；传统的加载一字形缝隙的单元只能工作在一个线极化，且极化方向与缝隙方向垂直；而本发明所提出的加载十字形缝隙的单元可以工作在两个相互垂直的极化方向，而且不同极化之间完全相互独立，因此，可以利用不同的极化实现不同的性能；
[0016]2、本发明的反射阵天线具有线-圆极化波的转换的性能。
【附图说明】
[0017]图1是本发明的地面加载十字形缝隙的微带反射阵单元的示意图；
[0018]图2是本发明的地面加载十字形缝隙的微带反射阵单元的独立性分析示意图；
[0019]图3是本发明的地面加载十字形缝隙的微带反射阵单元的反射幅度示意图；
[0020]图4是本发明的不同十字形缝隙宽度对应的反射相位曲线；
[0021]图5是本发明的不同的低介电常数介质(罗杰斯5880)基片厚度对应的反射相位曲线；
[0022]图6是本发明的不同的高介电常数介质(硝酸硅)基片厚度对应的反射相位曲线；
[0023]图7为本发明的微带反射阵天线的结构示意图；
[0024]图8为本发明的实施例2的微带反射阵天线辐射方向图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述。
[0026]如图1所示，一种地面加载十字形缝隙的微带反射阵单元，从上到下依次包括:贝占片、低介电常数介质基片、高介电常数介质基片、加载十字形缝隙的地板、泡沫层和地板；所述加载十字形缝隙的地板为中部开有十字形缝隙的金属平板；所述泡沫层为泡沫材质或纸质蜂窝的平板；所有相邻的层与层之间都是紧密贴合，最下面的地板作用是减小后向辐射。
[0027]所述贴片的形状为矩形、圆形或六边形。所述低介电常数介质基片的介电常数为
2.2 ;所述高介电常数介质基片的介电常数范围为7?10 ;所述泡沫层的材料的介电常数介于I?1.1之间。
[0028]所述的地面加载十字形缝隙的微带反射阵单元是通过改变十字形缝隙的长度来调节单元反射相位。
[0029]所述的地面加载十字形缝隙的微带反射阵单元在X方向和y方向相互独立，即当入射波极化方向为X方向时，通过改变1方向的缝隙长度可以调节单元的反射相位，但是改变X方向的缝隙长度对于单元的反射相位没有影响；同样的，当入射波极化方向为1方向时，通过改变X方向的缝隙长度可以调节单元的反射相位，但是改变1方向的缝隙长度对于单元的反射相位没有影响。
[0030]实施例1
[0031]在本实施例中，低介电常数介质基片采用的是