[发明专利]一种近场聚焦平面反射阵天线设计方法

摘要

本发明公开了一种近场聚焦平面反射阵天线设计方法，主要解决现有技术设计复杂，效率低下的问题。本发明包括用于发射电磁能量的馈源，用于将馈源发出的电磁能量汇聚于空间中指定位置上的平面反射阵列。平面反射阵是由无源反射单元组成的周期性阵列，通过调节每个单元对于入射波的反射相位，使得各个单元的反射波在特定的方向上实现特定相位关系，本发明实现多馈源多焦点的聚焦特性。由于反射阵天线聚焦的设计方法没有复杂的馈电网络，效率较高，同时具有多馈源多焦点等优点，可应用于各类近场聚焦系统中。

主权项

1.一种近场聚焦平面反射阵天线设计方法，包括如下步骤：(1)确定反射阵天线单元的结构：三个矩形贴片之间按照间距d平行排布在反射阵天线单元上构成三振子单元，中心振子的长度L与伴随振子的单元长度成比例γ；(2)绘制补偿相位表：将反射阵天线单元的中心振子L长度在其取值范围内依次进行仿真，得到与各中心振子长度对应的反射相位，将反射相位与其对应的中心振子长度绘制成一个补偿相位表；(3)确定反射阵天线的尺寸：在xoy平面上，将反射阵天线单元按照X×Y排布成平面阵列，其中，X表示反射阵单元总的行数，4≤X≤50，Y表示反射阵单元总的列数，4≤Y≤50；(4)确定馈源位置：在反射阵天线的近场区中，馈源与反射阵天线法向方向的空间角度小于45度，且馈源到反射阵天线中心的距离小于2D2/λ的范围内，依次选取M个馈源位置，其中，D表示反射阵天线对角线的尺寸，λ表示电磁波在真空中传播的波长，M的取值范围为1≤M≤5；(5)确定反射电磁波的焦点位置：在焦点与反射阵天线法向方向的空间角度小于70度，且焦点到反射阵天线中心的距离小于2D2/λ的范围内，依次选取N个反射阵天线反射电磁波的焦点位置，其中，D表示反射阵天线对角线的尺寸，λ表示电磁波在真空中传播的波长，N的取值范围为1≤N≤5；(6)获得平面反射阵天线各单元的补偿相位：(6a)利用辐射相位公式，计算馈源照射的电磁波的相位和；(6b)利用反射相位公式，计算反射阵天线产生的电磁波的焦点的相位和；(6c)用反射阵天线产生的电磁聚焦的相位和减去馈源照射的电磁波的相位和，得到平面反射阵天线各单元的补偿相位；(7)绘制补偿相位与单元位置的关系表：将平面反射阵天线各个单元中的补偿相位与反射阵天线各个单元位置的对应关系，绘制成补偿相位与单元位置的关系表；(8)确定反射阵天线单元中心振子的长度：(8a)从补偿相位与单元位置的关系表中，查找每个反射阵天线单元对应的补偿相位；(8b)从补偿相位表中，查找与补偿相位对应的反射阵天线单元中心振子的长度；(9)构造反射阵天线：按照得到的反射阵天线单元的结构、天线的尺寸、馈源的位置以及单元中心振子的长度，构造平面反射阵天线；(10)产生馈源照射反射阵天线的定点聚焦：调节反射阵天线每个反射阵天线单元中心振子的长度，产生馈源照射反射阵天线的定点聚焦。