[发明专利]双圆极化反射阵天线及其辐射波束独立控制方法

说明书

本发明公开了一种双圆极化反射阵天线及其辐射波束独立控制方法，该天线包括圆极化天线馈源和双“S”型印刷金属条带反射阵列，所述圆极化天线馈源朝向双“S”型印刷金属条带反射阵列，所述圆极化天线馈源位于双“S”型印刷金属条带反射阵列的移相焦点；圆极化天线馈源发射球面电磁波，双“S”型印刷金属条带反射阵列接收球面电磁波并反射为平面波。本发明提供的双圆极化反射阵天线，可同时反射左旋圆极化波和右旋圆极化波，在保证高增益辐射的前提下，实现了左旋圆极化波波束和右旋圆极化波辐射波束独立可控的特性。

技术领域

本发明属于雷达通信技术领域，尤其涉及双圆极化反射阵天线及其辐射波束独立控制方法。

背景技术

随着现代卫星通信技术的快速发展，具有多波束有效载荷的高通量卫星得到了广泛的发展。设计、开发和发射此类卫星的关键挑战之一是处理任务所需的大量天线，这类卫星通常使用四色频率/极化复用方案，因此设计在同一频率下的双圆极化反射阵天线可以有效缩减卫星所需天线的个数。

天线是现代武器装备、雷达探测系统中的重要组成部分，并且往往要求天线具有高增益的特点。其中，反射阵天线由喇叭馈源和反射阵列组成，具有高增益、无需复杂馈电网络的优点，具有巨大的研究价值。其工作机理是：具有移相功能的反射阵列将来自馈源的球面波转化为平面波向外辐射出去，即可实现具有高增益的辐射性能。

现有的双圆极化反射阵天线，常采用线-圆极化转换器和线极化反射阵天线组合实现，如M. -A. Joyal, R. El Hani, M. Riel, Y. Demers and J. -J. Laurin, AReflectarray-Based Dual-Surface Reflector Working in Circular Polarization,in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 63,no. 4, pp. 1306-1313, April 2015.中，将输入的圆极化波转化为水平线极化波和垂直线极化波，通过一层反射水平线极化波、透射垂直线极化波的反射阵列和一块抛物面反射器，分别对水平线极化波和垂直线极化波进行反射，再将反射的两种线极化波，通过线-圆极化转换器转换为圆极化波输出，但是为了实现对左旋圆极化波和右旋圆极化波的不同角度的输出，各个组件间需要搭建不同的角度，对加工实现有很大的难度。中国专利一种双频双圆极化折叠反射阵天线”（申请号：CN 202111341584.5，公开号：CN 114069256A）提出了一种双频双圆极化折叠反射阵天线，包括主反射镜、副透射镜、支撑结构和馈源，主反射镜包括中心镂空的第一介质基板，该介质基板的上表面印制有周期性排布的方环形金属贴片，下表面印制有金属地板；副透射镜包括上下层叠的第二介质基板和第三介质基板，第二介质基板的下表面印制有带漏波缝隙的金属地板，第二介质基板的上表面和第三介质基板的下表面均印制有两种不同规格的圆形金属贴片，并通过穿过漏波缝隙的金属化过孔连接。这种方法的缺点是需要多层结构、结构复杂，且不能在同一频率下同时反射左旋圆极化波和右旋圆极化波。

此外，S. Mener, R. Gillard, R. Sauleau, A. Bellion and P. Potier, Dual Circularly Polarized Reflectarray With Independent ControlofPolarizations, in IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 中采用圆极化选择表面和半波片反射单元，通过第一功能层的圆极化选择作用，实现两种圆极化的分离和独立控制，但该方法的单元难以小型化，斜入射性能差，同时同样由多层平面结构组成，单元剖面高，结构复杂，对加工实现的要求同样较高。因此，需要研究一种辐射波束独立可控的双圆极化反射阵天线。

发明内容