低旁瓣波束扫描反射阵天线设计.pdf

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1、第16卷第2期信息_T-程大学学报Vo1．16NO．22015年4月JournalofInformationEngineeringUniversityApr．2015DOI：10．3969／j．issn．1671673．2015．02．007低旁瓣波束扫描反射阵天线设计陈宏伟，张广求，雷雪，吴君默(信息工程大学，河南郑卅I450001)摘要：针对传统基于移动馈源所设计的波束扫描反射阵天线在扫描过程中旁瓣恶化严重，增益损失大的问题，提出了基于双焦点口径面相位分布，沿圆弧型路径移动馈源的设计方法；设计了中心频率为12GHz，阵元数为21×21的反射阵天线。仿真结果表明，相比传统设计

2、方法，整个扫描过程增益损失减小2．6dB，最大扫描角度上旁瓣降低3．7dB，其它扫描角度上旁瓣也均有改善。关键词：波束扫描；反射阵；移动路径；双焦点中图分类号：TN82文献标识码：A文章编号：1671—0673(2015)02-0162-04DesignofLowSide·-LobeBeam-ScanningReflectarrayAntennasCHENHong—wei，ZHANGGuang—qiu，LEIXue，WUJun—no(InformationEngineeringUniversity，Zhengzhou450001，China)Abstract：Forthebea

3、m—scanningreflectarrayantennadesignedbythetraditionalmovingfeedmeth—ods，thesidelobelevelsworsenseriously，andgainlossishighinthescanningprocess．Thispaperproposesanewmethodinwhichtheaperturephasedistributionisdeterminedbythebifocalpoint，andthefeedmovesinanarc—shapedroute．Italsopresentsadesigno

4、fareflectarrayantennawhichhasacenter~equencyof12GHzandasizeof21×21．Thesimulationresultsshowthat．comparedtothetraditionaldesignmethod，theproposeddesignreducesthegainlossby2．6dBandthesidelobelevelby3．7dBinthemaximumdirection，andthesidelobelevelsinotherdirectionsarealsodecreased．Keywords：beamsc

5、anning；reflectarray；movingroutine；bifocalpoint0引言反射阵的概念由文献[1]在1963年首次提出，随着微波技术以及微带印刷电路的发展诞生了微带反射阵天线，它结合了抛物面天线和微带阵列天线的优点，具有体积小、重量轻、造价低、效率高等特点，成为新一代高增益天线的研究热点之一。反射阵采用微带贴片作为阵元，每个阵元可以对反射波相位进行独立的控制，所以波束指向设计灵活，在波束扫描方面有明显的优势。波束扫描天线在雷达系统、低轨卫星通信系统以及预警系统中有着广泛的应用。传统的波束扫描天线主要有抛物面天线、介质透镜天线和相控阵列天线，但均存在加工复

6、杂，损耗大，造价昂贵的缺点，因此，结合微带反射阵天线的优点，研究具有波束扫描功能的反射阵天线具有十分重要的意义。为了使反射阵具有扫描特性，需要根据波束指向不断改变口径面相位分布。对于每个阵元，口径面相收稿日期：2014-03—12；修回日期：2014-04—17作者简介：陈宏伟(1990一)，男，硕士生，主要研究方向为微带反射阵天线，E—mail：laovidyx@126．coin。第2期陈宏伟等：低旁瓣波束扫描反射阵天线设计163位由两项构成，第1项为馈源和阵元间距离决定的空间相位延迟差；第2项为阵元的反射相位。由于反射阵可以对这两个量进行独立的控制，因此，实现波束扫描方法有

7、两种：①利用微型电机、MEMS开关、变容二极管等结构改变阵元的反射相位。目前，该方法尽管部分设计结果取得了不错的扫描效果，但反射相位控制结构不仅增加了设计复杂度而且引起的损耗较大，尤其频率较高时；②通过移动单个馈源，或者电路控制馈源阵列等方式改变馈源与阵元间距离。方法②可以有效克服方法①的缺陷，而且设计简单、容易实现，非常适合扫描范围适中的应用场景。方法②的传统实现方式是在抛物面相位补偿原理确定口径面相位分布基础上，等焦距的侧向移动馈源。文献[7]对其进行了详细研究，结果表明随扫描角度增大方