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基于两种单元贴片的毫米波平面反射阵列天线

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第 26卷第 3期

2010年 6月

微ꢀ 波ꢀ 学ꢀ 报

Vo.l 26 No. 3

ꢀ Jun. 2010

ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ

ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ

JOURNAL OFM ICROWAVES

文章编号: 1005-6122( 2010) 03-0088-04

基于两种单元贴片的毫米波

平面反射阵列天线^*

王晓天 ꢀ 薛谦忠 ꢀ 刘濮鲲

(中国科学院电子学研究所, 中国科学院高功率微波源与技术, 北京 100190)

摘ꢀ 要: ꢀ 针对单层介质单一贴片很难实现 360ꢀ全域相位变化, 文中提出了一种拥有环形贴片和环圆混合型贴

片两种贴片组合结构的毫米波平面反射阵列天线, 这种结构可以实现更为平滑的 360ꢀ相位变化。利用这项技术, 设

计和分析了频率为 94GH z的单层毫米波微带平面反射阵列天线, 仿真计算验证了该方案的可行性。

关键词: ꢀ 平面反射阵列天线, 毫米波, 两种单元贴片

M illimeter-waveM icrostrip Reflect Array Antenna

w ith Two-type Elements

WANG X iao-tian, XUE Q ian-zhong, LIU Pu-kun

(K ey Laboratory of H igh P ow erM icrowave Sources and T echnologies, Institute of E lectronics,

Chinese Acad em y of Sciences, B eijing 100190, China )

Abstract: ꢀ A novel m illim eter-w ave m icrostrip reflectarray antenna w ith annular patches and comb ined patches has

been presented, in order to ach ieve a full 360ꢀ range of phase sh ifts in a single-layer substrate. The choice of th is two-type

elem ents can m ake the phase shift smoother and increased up to 360ꢀ. Based on th is techn ique, a single-layerm icrostrip re-

flectarray antenna operating at 94 GH z has been designed. The smi ulation result verifies the feasib ility of this design.

K ey words: ꢀ Reflect array antenna, M illim eter-wave, Tw o-type elem ents

是对于单一种类结构简单的贴片单元, 通过设计不

引 ꢀ 言

同的贴片尺寸很难实现 360ꢀ的全域相位补偿。本

文针对这一问题, 设计了工作频率为 94GH z的单层

平面反射阵列天线, 该天线由环形贴片和环圆混合

型贴片两种贴片组合构成, 通过这两种贴片相位的

相互补偿可以实现更为平滑的 360ꢀ全域相位变化。

同时, 通过仿真计算, 验证了这种方案的可行性, 为

微带平面反射阵列天线的设计提供了一种新的途

径。

微带平面反射阵列天线的结构组成与抛物面天

线类似, 也是由一个馈源和一个反射面组成, 只是其

反射面为平面, 如图 1所示。由一个个类似于微带

天线结构的阵元组成反射面, 每一个阵元通过调节

微带介质层上贴片的相位来实现反射口径面的等相

位分布, 从而最终实现高的增益和好的方向性。微

带平面反射阵列天线由于其剖面低、重量轻、价格

低、易加工、易折叠等优点被越来越多的应用于各种

天线雷达系统中。微带平面反射阵列天线设计的关

键技术之一就是如何补偿由于馈源到各个贴片的路

径不同所造成的相位差, 也就是通过设计不同的贴

片单元来补偿这些相位差, 从而实现反射面等相位

分布。但是对于单层介质平面反射阵列天线, 尤其

1ꢀ 微带平面反射阵列天线的基本原理

微带平面反射阵列天线是由微带阵列和馈源构

成的, 微带阵列上每一个贴片振子的作用类似于辐

射器和移相器。对于平面反射阵列天线, 由于它的

反射面是一个平面, 而馈源因与各个振子的距离不

* 收稿日期: 2009-07-26

基金项目: 国家自然科学基金 ( 60871051)

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