低剖面3Bit可重构反射阵天线的制作方法

本发明涉及天线领域，尤其涉及一种低剖面3bit可重构反射阵天线。

背景技术：

1、现代雷达以及卫星通信系统对高增益阵列天线提出了越来越高的指标要求，尤其要求天线具有较好的波束扫描能力。目前，高增益波束扫描天线主要分为机械扫描反射面天线和相控阵天线。尽管两者都已经取得了长足的发展和进步，但是仍存在一些问题，例如反射面天线加工复杂，体积庞大，结构笨重，加工模具成本高且无法重复使用。此外，反射面天线采用伺服系统无法实现快速的波束扫描。尽管相控阵天线可以实现快速波束扫描，但其自身的缺点诸如需要复杂的波束形成网络、大量的高损耗t/r组件与温控设备等，导致整个雷达或者卫星通信系统功耗大、复杂度高、造价昂贵。

2、可重构反射阵天线结合了二者的优点，在传统反射阵的基础上，把可重构技术应用于反射阵阵面设计中，独立控制每个单元的相位，快速精准地实现波束扫描。可重构反射阵天线实现波束扫描的方式主要包含机械调控、电调控、材料属性调控等。其中方法一：机械调控主要为采用可移动馈源，通过旋转馈源角度，改变馈源相位中心实现波束扫描；方法二：电调控主要为采用基于pin二极管和变容二极管等半导体器件调控单元的移相能力，实现阵列的波束扫描性能；方法三：材料属性调控主要为采用液晶材料改变其介电常数实现调控单元的移相能力，实现阵列的波束重构。目前基于pin二极管和变容二极管等半导体器件的可重构反射阵天线为目前高性能可重构反射阵天线的主要研究方向。但可重构反射阵天线纵向剖面高的缺点仍然较为突出，其加工装配要求较高且难以与其它平台集成，严重限制其实际应用范围。

3、采用方法一，通过旋转馈源的角度改变其相位中心可实现阵列的波束扫描，由于其采用机械扫描方式，会导致其波束扫描速度变慢，扫描惯性变大等缺点；采用方法二：通过控制pin二极管等半导体器件的通断状态来调控单元的移相能力，从而实现阵列的波束扫描，但目前使用的二极管的量化相位位数少，大多数都是1bit，极少数为2bit，导致其相位量化不精确，无法实现电磁波的高效传输；采用方法三：通过改变介质板材料的介电常数，实现波束调控，但是由于其材料的特殊性，难以实现工程应用。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种低剖面3bit可重构反射阵天线，用以解决现有技术中可重构反射阵天线纵向剖面高且相位量化位数少的问题。

2、本发明实施例的低剖面3bit可重构反射阵天线，包括：

3、3bit反射阵面，中心具有安装孔；所述3bit反射阵面包括多个阵列排布的3bit反射阵单元，所述3bit反射阵单元包括从上到下层叠排布的上层rogers ro4350介质板、下层rogers ro4350介质板、底层rogers ro4350介质板以及接地板，所述上层rogers ro4350介质板和所述下层rogers ro4350介质板之间为空气腔，所述上层rogers ro4350介质板上设有寄生贴片，所述下层rogers ro4350介质板上设有激励贴片，所述底层rogers ro4350介质板印制有直流控制线，所述接地板设有移相器；所述移相器由外部控制系统控制，以实现0°，45°，90°，135°，180°，225°，270°和315°的3bit相移；所述激励贴片呈方形且中间设有十字形缝隙，所述激励贴片通过穿设于所述底层rogers ro4350介质板的金属化过孔与所述移相器连接；所述寄生贴片呈方形且中间设有十字形缝隙；

4、环焦馈源喇叭，穿设于所述安装孔；所述环焦馈源喇叭从下到上依次包括圆形波导、介质连接块和金属次反射面，所述介质连接块和金属次反射面位于所述3bit反射阵面的上方，通过对所述圆形波导施加激励发出的电磁波经过所述介质连接块引导后照射至所述金属反射面并经过反射后照射至所述3bit反射阵面，所述3bit反射阵面用于补偿所述环焦馈源喇叭的相位延时并实现波束扫描。

5、采用本发明实施例，使用3bit可重构反射阵单元突破了高精度相移单元的技术难点，实现了整个阵面电磁波的高效传输，并且通过设置环焦馈源喇叭穿设于3bit反射阵面，降低了整个阵面的纵向剖面高度，解决了低剖面技术难点。

6、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

技术特征：

1.一种低剖面3bit可重构反射阵天线，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的低剖面3bit可重构反射阵天线，其特征在于，所述环焦馈源喇叭与所述3bit反射阵面可拆卸连接。

3.如权利要求1所述的低剖面3bit可重构反射阵天线，其特征在于，所述上层rogersro4350介质板和所述下层rogers ro4350介质板的厚度均为1.5mm；所述空气腔的厚度为3mm；所述底层rogers ro4350介质板的厚度为0.25mm。

4.如权利要求3所述的低剖面3bit可重构反射阵天线，其特征在于，所述激励贴片的边长为24.1mm，所述激励贴片的十字形缝隙的缝宽为1.8mm，所述激励贴片的十字形缝隙的长度为11.1mm；

5.如权利要求1所述的低剖面3bit可重构反射阵天线，其特征在于，所述圆形波导为穿设于所述安装孔的圆筒状标准圆波导；

6.如权利要求5所述的低剖面3bit可重构反射阵天线，其特征在于，所述介质连接块伸入所述标准圆波导的部分呈阶梯状。

7.如权利要求5所述的低剖面3bit可重构反射阵天线，其特征在于，所述反射面呈曲面。

8.如权利要求1、5或6所述的低剖面3bit可重构反射阵天线，其特征在于，所述介质连接块采用介电常数2.2、损耗角正切为0.01的四氟乙烯材料。

9.如权利要求1所述的低剖面3bit可重构反射阵天线，其特征在于，所述环焦馈源喇叭的高度为0.2m。

技术总结
本发明公开了一种低剖面3Bit可重构反射阵天线，用以解决现有可重构反射阵天线纵向剖面高且相位少的问题。低剖面3Bit可重构反射阵天线包括：3Bit反射阵面，中心具有安装孔并阵列排布3Bit反射阵单元，3Bit反射阵单元包括层叠排布的三层介质板和接地板，上下两层介质板之间为空气腔，寄生贴片和激励贴片分别设于上下两层介质板，底层介质板印制有直流控制线，接地板设有移相器；移相器由外部控制系统控制以实现3Bit相移；激励贴片和寄生贴片均呈方形且中间均设有十字形缝隙，激励贴片通过穿设于底层Rogers RO4350介质板的金属化过孔与移相器连接；环焦馈源喇叭，穿设于安装孔，其包括圆形波导、介质连接块和金属次反射面，介质连接块和金属次反射面位于3Bit反射阵面的上方。

技术研发人员：陈官韬,姚近,倪涛,吕苗,景跃骐,王建辉,王卫东,薛宇
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第二十研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16