技術領域

本發明涉及高增益天線，尤其涉及一種平面反射陣天線的設計方法。

背景技術

現有的高增益天線主要有兩種類型，一種是陣列天線，另一種是反射面天線。陣列天線是按照一定的幅度和相位進行分配的多個天線的組合，這種天線組合激勵多個輻射單元，從而實現了信號的高增益。各輻射單元的激勵幅度和相位由饋電網絡控制。通常，天線信號的增益要求越高，所需的輻射單元數目就越多，這樣就導致饋電網越復雜。復雜的饋電網路一方面會增大電氣設計和物理布局的難度，導致結構和重量方面的不利影響，另一方面復雜的饋電損耗也會降低天線的效率。

反射面天線包括拋物面天線和平面反射陣天線，雖然省去了復雜的饋電網絡，但是其置于反射面前方焦點處的饋源使得天線的整體輪廓高度達到數倍工作波長，因此，其結構導致安裝和攜帶麻煩。傳統的拋物面天線，為了減小口徑深度，就得增加焦距（饋源到反射面的距離），實際上整個天線的尺寸并沒有減小。

因此，目前平面反射陣天線的研究重點是：在減小天線整體尺寸的同時減輕天線的重量，進一步便于在移動中進行通信。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種平面反射陣天線的設計方法。

其采取的技術方案是：

一種平面反射陣天線的設計方法，包括如下幾方面：

1）用平面印刷電路板替代了全金屬的旋轉拋物面或拋物柱面；

2）采用周期性的、晶格化的EBG結構；

3）采用周期性邊界條件建模仿真方法；

4）采用仿真軟件HFSS和板圖設計軟件protel?DXP，并將HFSS仿真設計結果自動轉化為protel設計板圖。

選用的材料是損耗小、不易變形、交調小的軍品級板材。

所述周期邊界條件建模仿真，就是以局部替代整體的仿真方法。

晶格化的EBG結構中，晶格中對每一個單元激勵的幅度和相位是可以任意賦值的。

本發明具有以下有益效果：1、將原來的拋物面替換成平面印刷電路板，降低了天線的加工難度和成本、減小了天線尺寸和重量；便于天線調試和性能優化；使移動中通信更加方便。2、高增益、低剖面，易于實現多波束和波束賦形。3、能有效抑制柵瓣、控制副瓣電平，顯著提高通信系統的抗干擾能力。4、體積小、重量輕，易于實現和通信設備的一體化設計（包括共形設計），結構緊湊；易于實現移動通信。5、能夠適應高原、沿海等惡劣的地理、氣候條件；可靠性高，維護周期長（或免維護）。6、成本低廉，便于批量生產和廣泛使用。

具體實施方式

下面對本發明技術方案進行詳細的描述。

本平面反射陣天線設計方法，包括如下幾方面：

一，用平面印刷電路板替代了傳統反射面天線中的全金屬的旋轉拋物面或拋物柱面等。

二，采用了周期性的、晶格化的EBG結構。晶格中對每一個單元激勵的幅度和相位是可以任意賦值的，能夠有效地抑制柵瓣，比切比雪夫陣列具有更明顯的靈活性。

三，采用全新的周期性邊界條件建模仿真方法。所謂周期邊界條件建模仿真，就是以局部替代整體的仿真方法，陣列單元數越多，越能體現出該方法的優勢。

四，采用業界公認的仿真軟件HFSS和板圖設計軟件protel?DXP。并將HFSS仿真設計結果自動轉化為protel設計板圖。

五，另外在選材方面，選用損耗小、不易變形、交調小的軍品級板材。

本發明采用了全新的周期性邊界條件建模方法，能夠在保證天線性能、降低研發成本的前提下，明顯縮短研發周期。將可變周期，離散化反射面原理和技術用于天線設計，為更加方便地抑制柵瓣、控制副瓣、波束控制等提供保障。將傳統的微波平面電路的設計理念、方法、手段引入天線設計，使天線的輪廓高度急劇降低、可靠性顯著提高變為現實。