[发明专利]一种用于车辆到卫星通信的广角波束扫描非周期反射阵列

说明书

本发明公开了一种用于车辆到卫星通信的广角波束扫描非周期反射阵列，涉及卫星通信技术领域，所述反射阵列上晶格的排布方式为，本发明使用亚波长周期性的元原子的非周期分布在xy平面内，并基于PB相位理论设计，可以进一步提高RA的光束扫描能力，提出的非周期性CPRA使用单个介电层和600个PB元原子构建，这些原子以类似于自然界向日葵种子分布的方式分布在螺旋晶格上，模拟和测量结果表明，该设计可以提供±70o的波束扫描范围，扫描增益损失小于3dB，扫描波束在SLL和HPBW方面稳定，与文献中使用单元周期分布的对应设计相比，采用所提出的技术设计的反射阵列可以有效地改善辐射和扫描特性。

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，尤其涉及一种用于车辆到卫星通信的广角波束扫描非周期反射阵列。

背景技术

卫星通信不仅提供了自动驾驶车辆及时接收的常规地图和导航信息，而且关键技术还为自动驾驶车辆到卫星通信链路提供了可靠的连接解决方案，为了实现这种可靠的车- 星链路，需要使用重量轻、高增益、低扫描增益损失和宽波束扫描角的圆极化(CP)天线。

广角波束扫描特性是一个非常重要的参数，原因是车载天线的广角波束角使自主车辆能够跟踪空间中的卫星，因此车辆将始终处于卫星的覆盖区域内，不会落入盲点反射阵列(RA)被认为是车载应用的一种有前景的解决方案，波束扫描RAs越来越感兴趣，因为它是碰撞预警系统、雷达和跟踪平台、遥感和低地球轨道卫星等不同无线应用的重要组成部分，RA可以通过简单地移动馈源，旋转RA面板，或者像相控阵一样对每个元原子进行单独的相位控制，实现1D、2D甚至3D波束扫描，文献中提出了几种技术，以在需要大于±30o的扫描范围时提高RA的波束扫描性能，在RA孔径上使用新的相位分布是这些技术之一，例如双焦点相位分布、四焦点设计、多馈送光束扫描、相位匹配方法、抛物面环面相位分布和球面相位分布吗，然而，为了实现例如±70o的广角光束扫描，具有元原子周期分布和常规抛物线相位分布的经典周期性RA无法提供如此宽的扫描角，已经注意到，文献中的大多数RA设计侧重于优化RA孔径上的相位分布，以改善光束扫描性能，而不是RA单元晶格。

现有很少有工作专注于通过使用非周期晶格来改善RA的波束扫描性能，迫切需要一种新的低成本RA机制，同时实现低增益损耗和宽扫描范围。

发明内容

本发明提供一种用于车辆到卫星通信的广角波束扫描非周期反射阵列，解决了上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种用于车辆到卫星通信的广角波束扫描非周期反射阵列，其特征在于，所述反射阵列上晶格的排布方式为：

等式(1)给出了笛卡尔坐标系中xy平面中每个元原子的近似x和y坐标，方程 (1)是[50]-[52]中极性方程的笛卡尔形式，在等式(1)中，P是CPRA孔径上任何两个相邻PB元原子的中心之间的距离，τ是斐波那契螺旋的黄金比，n是CPRA孔上PB元的数量(n＝1，…，n，其中n是CPRA的PB元元素的总数)，使用MATLAB代码，使用等式(1)计算PB元原子的x和y坐标。

与相关技术相比较，本发明提供的一种用于车辆到卫星通信的广角波束扫描非周期反射阵列具有如下有益效果：

本发明使用亚波长周期性的元原子的非周期分布在xy平面内，并基于PB相位理论设计，可以进一步提高RA的光束扫描能力，提出的非周期性CPRA使用单个介电层和 600个PB元原子构建，这些原子以类似于自然界向日葵种子分布的方式分布在螺旋晶格上，模拟和测量结果表明，该设计可以提供±70o的波束扫描范围，扫描增益损失小于 3dB，扫描波束在SLL和HPBW方面稳定，与文献中使用单元周期分布的对应设计相比，采用所提出的技术设计的反射阵列可以有效地改善辐射和扫描特性。

附图说明

图1为在16GHz下测量非周期性CPRA的远场辐射图；

图2为在24GHz下测量非周期性CPRA的远场辐射图；