[发明专利]一种一维电控波束扫描圆极化天线及其控制方法

说明书

本发明涉及一种天线，尤其涉及一种以电控方式实现波束扫描的一维圆极化天线及其控制方法。一种以电控方式实现波束扫描的一维圆极化天线，包括圆极化辐射单元阵列、第一介质基片、半固化片以及行波馈电结构；所述半固化片设置在行波馈电结构上，所述第一介质基片设置在半固化片上，圆极化辐射单元阵列设置在第一介质基片上；其中圆极化辐射单元阵列包含两排圆极化单元，行波馈电结构包括行波波导结构，所述行波波导结构上开设有缝隙阵列，所述行波波导结构上还设有二极管阵列。本发明具有低成本、高增益、宽角扫描、圆极化的特点。

技术领域

本发明涉及一种天线，尤其涉及一种以电控方式实现波束扫描的一维圆极化天线及其控制方法。

背景技术

电控波束扫描天线可满足有波束赋形需求的多种应用场景，例如卫星通信(包括动中通)、无人机、无人驾驶汽车、5G移动通信、智能物流等领域。当前大多数波束扫描天线采用的都是有源相控阵的天线形式，虽然功能很强大，但因为采用了大量T/R组件，导致系统复杂、造价高昂，限制了其大规模应用。近年来，实现电控波束扫描的方法主要包括基于加载有源电子开关或可调谐材料的各类可重构方法，例如PIN二极管、变容二极管、微电机系统、光敏开关等。

圆极化天线具备高极化适应度和抗干扰度，因而在卫星通信等很多场景下更加实用。但目前常见的圆极化波束扫描天线，仍以有源相控阵为主。另有一些文献提出了基于可重构技术的圆极化波束扫描天线，但也存在扫描角度不大、增益不高的缺点。

文献1(H.Al-Saedi,S.Gigoyan,W.M.Abdel-Wahab,and S.S.Naeini,“A Low costKa-Band Circularly Polarized Passive Phased-Array Antenna for MobileSatellite Applications,”in IEEE Transaction on Antennas Propagation,vol.67,no.1,pp.221-231,Jan.2019.)涉及到应用于Ka波段的圆极化相控阵天线，在29.5-30.5GHz的区间实现了0°到±38°的圆极化波束扫描以及60％以上的天线辐射效率。但天线基于相控阵的结构框架，成本较高。

文献2(D.K.Karmokar,K.P.Esselle,and S.G.Hay,“Fixed-frequency beamsteering of microstrip leaky-wave antennas using binary switches,”in IEEETransaction on Antennas Propagation,vol.64,no.6,pp.2146-2154,Jun.2016.)提出了一种微带线传输的天线阵列，通过切换加载二极管的通断改变辐射单元的状态，在6GHz实现了定频波束扫描，但扫描角度有限，只有31°到60°。

文献3(J.H.Fu,A.Li,W.Chen,B.Lv,Z.J.Wang,P.Li,and Q.Wu,“An electricallycontrolled CRLH-inspired circularly polarized leaky-wave antenna,”IEEEAntennas Wireless Propag.Lett.,vol.16,pp.760–763,2017.)提出了一种基于左右手结构漏波天线的电控波束扫描圆极化天线，但扫描角度有限，只有58°，且增益不高。

文献4(Z.Li,Y.J.Guo,S.L.Chen,and J.H.Wang,“A period-reconfigurableleaky-wave antenna with fixed-frequency and wide-angle beam scanning,”IEEETransactions on Antennas and Propagation,vol.67,no.6,pp.3720-3732,Jun.2019.)提出了一种电控波束扫描漏波天线，但只能实现线极化辐射，且增益不高。

发明内容