一种毫米波双频波束可重构反射阵天线的制作方法

本发明涉及天线，尤其是涉及一种毫米波双频波束可重构反射阵天线。

背景技术：

1、随着移动通信的快速发展，频谱资源日益紧张，为满足不断增长的通信需求，科学研究逐渐向更高频段拓展，未来6g通信的潜在应用频段包括中高频毫米波频段。在这一频段，由于频率高、波长短，对应的天线尺寸非常小，常用透射反射平面阵列。未来的通信环境将变得更为复杂，为适应多变的通信需求，一款多频、多波束、波束可切换的阵列天线具有重大实际意义。多波束天线因能以高增益覆盖多个区域并可根据需要调整波束形状，受到各国广泛重视和深入研究。其具有波束空间隔离和极化隔离、多重频率复用等优点，可增加可用带宽，大幅提升通信容量，有效利用有限的频谱资源。目前，反射阵列虽能提供较高增益，但主要存在以下不足：一是无法实现多频功能，波束效果单一，不能实现单双波束切换；二是为实现良好的相移特性往往引入空气层，增大了组装难度和误差；因此，亟需设计一款无空气层、易组装的多功能反射阵。

技术实现思路

1、本发明为克服上述情况不足，旨在提供一种能解决上述问题的技术方案。

2、一种毫米波双频波束可重构反射阵天线，包括介质体、设置在介质体上的毫米波双频段阵列结构、以及对毫米波双频段阵列结构进行馈电的矩形波导喇叭；其中：

3、介质体包括电气绝缘基板、设置在电气绝缘基板以上的第一微波基板、以及设置在电气绝缘基板以下的第二微波基板；

4、毫米波双频段阵列结构具有分别设置在第一微波基板和第二微波基板上且相互对称的两层，每层毫米波双频段阵列结构具有呈阵列排布结构的双极化辐射单元、呈阵列排布结构的单极化辐射单元、以及对双极化辐射单元和单极化辐射单元起隔离作用的频选结构，且双极化辐射单元和单极化辐射单元错位分布；

5、矩形波导喇叭被设置为可旋转来改变馈入的极化方式；

6、第一微波基板和第二微波基板上开设有对应于双极化辐射单元的金属通孔，双极化辐射单元通过金属通孔进行电气连接，第一微波基板和电气绝缘基板之间以及第二微波基板和电气绝缘基板之间均设置有作用于单极化辐射单元的反射层。

7、优选地，矩形波导喇叭通过旋转实现馈源在垂直极化馈电和水平极化馈电之间进行切换，当馈源采用垂直极化馈电时，体现为由双极化辐射单元和单极化辐射单元形成的双波束效果；当馈源采用水平极化馈电时，体现为由双极化辐射单元形成的单波束效果。

8、优选地，电气绝缘基板采用厚度为0.12mm的fr-28基板，其介电常数为2.72。

9、优选地，第一微波基板采用厚度为0.244mm的罗杰斯5880基板，其介电常数为2.2。

10、优选地，第二微波基板采用厚度为0.122mm的罗杰斯5880基板，其介电常数为2.2。

11、优选地，双极化辐射单元具有21个×21个阵列排布的十字型结构，金属通孔穿过十字型结构的中心交点，单极化辐射单元具有21个×21个阵列排布的圆环状结构；对双极化辐射单元和单极化辐射单元进行相位补偿，其中：

12、通过改变十字型结构的长度来获得360°的相移，从而调整双极化辐射单元的相位，使获得360°的相移所对应的十字型结构的个数在介质体上的一侧多于在介质体上的另一侧；通过改变圆环状结构的大小来获得360°的相移，从而调整单极化辐射单元的相位，使获得360°的相移所对应的圆环状结构的个数在介质体上的另一侧多于在介质体上的一侧；从而实现双极化辐射单元和单极化辐射单元的波束偏转，达到双波束效果。

13、优选地，双极化辐射单元和单极化辐射单元的相位补偿公式如下：

14、φmn=-k0sinθd(mcosθd+nsimφd)-φ0

15、其中，φmn是(m,n)单元的相位补偿值，k0为波的传播常数，(θd，φd)为反射阵所需要实现的笔状波束角度，φ0为初始相位参考值。

16、优选地，频选结构为围绕于每个十字型结构的方框型结构。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

18、具备毫米波双频段阵列结构，能够在两个不同的毫米波频段工作，扩大了天线的应用范围，满足多频段通信的需求；矩形波导喇叭可旋转改变馈入的极化方式，实现波束的可重构，这使得天线能够根据不同的通信环境和需求进行调整，提高通信质量和可靠性；频选结构对双极化辐射单元和单极化辐射单元起隔离作用，有效地减少了不同极化和频率信号之间的干扰，提高了信号的纯度和质量；双极化辐射单元和单极化辐射单元的错位分布，以及反射层的设置，共同优化了天线的辐射性能，提高了辐射效率和增益；介质体的分层结构和各基板的参数选择，使得天线具有良好的电气性能和机械稳定性；同时，矩形波导喇叭的可旋转设计增加了天线的灵活性和可操作性。

19、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

1.一种毫米波双频波束可重构反射阵天线，其特征在于，包括介质体、设置在介质体上的毫米波双频段阵列结构、以及对毫米波双频段阵列结构进行馈电的矩形波导喇叭；其中：

2.根据权利要求1所述的一种毫米波双频波束可重构反射阵天线，其特征在于，矩形波导喇叭通过旋转实现馈源在垂直极化馈电和水平极化馈电之间进行切换，当馈源采用垂直极化馈电时，体现为由双极化辐射单元和单极化辐射单元形成的双波束效果；当馈源采用水平极化馈电时，体现为由双极化辐射单元形成的单波束效果。

3.根据权利要求1所述的一种毫米波双频波束可重构反射阵天线，其特征在于，电气绝缘基板采用厚度为0.12mm的fr-28基板，其介电常数为2.72。

4.根据权利要求1所述的一种毫米波双频波束可重构反射阵天线，其特征在于，第一微波基板采用厚度为0.244mm的罗杰斯5880基板，其介电常数为2.2。

5.根据权利要求1所述的一种毫米波双频波束可重构反射阵天线，其特征在于，第二微波基板采用厚度为0.122mm的罗杰斯5880基板，其介电常数为2.2。

6.根据权利要求2所述的一种毫米波双频波束可重构反射阵天线，其特征在于，双极化辐射单元具有21个×21个阵列排布的十字型结构，金属通孔穿过十字型结构的中心交点，单极化辐射单元具有21个×21个阵列排布的圆环状结构；对双极化辐射单元和单极化辐射单元进行相位补偿，其中：

7. 根据权利要求6所述的一种毫米波双频波束可重构反射阵天线，其特征在于，双极化辐射单元和单极化辐射单元的相位补偿公式如下：

8.根据权利要求6所述的一种毫米波双频波束可重构反射阵天线，其特征在于，频选结构为围绕于每个十字型结构的方框型结构。