反射天線

隨着近代衞星通訊、微波通訊、航天技術的迅猛發展，拋物面天線扮演着日益重要的角色。但是，由於現代社會對通訊系統靈活機動的要求，傳統的拋物面天線笨重、體積龐大的劣勢已經日益顯現。為了突破拋物面天線的這些缺陷，國外的學者提出了一種新型的陣列反射天線的概念。顧名思義，這種陣列反射天線具有反射天線和陣列天線共同的優勢，它的基本結構是由大量的無源諧振單元組成的單屏或多屏週期性陣列，然後由一個饋源照射這個陣列，通過調節介質板上每個單元對於入射波的散射相位，使得反射波在特定的方向上實現同相位，發射出方向性極強的筆形波束。

這種天線的工作原理基本上和拋物面天線相同，有一個放在特定位置的饋源和反射器，因此這種陣列反射天線又稱為平面反射天線。這種天線由於採用了空間饋電方式，相比於直接饋電的微帶陣列天線，節省了後端微波饋電網絡的成本和傳輸損耗。這種反射陣列天線的概念在很早就已經提出來了，但是隨着微帶天線的迅速發展和對微帶天線低成本，高增益的要求，以微帶單元為主要形式的陣列反射天線的研究才受到了越來越高的重視，特別是在毫米波頻段，由於採用微帶饋電的毫米波天線的饋電網絡有很大的傳輸損耗和極高的成本，以空間饋電形式工作的平面反射天線的研究和應用具有更大的價值。另外，陣列反射天線的饋源形式也有很多種，旁饋、前饋、後饋、以及卡塞哥侖饋電都可以作為陣列反射天線的饋電形式。

陣列反射天線核心問題在於如何設計每個單元結構使之對於入射波實現特定相移，使整個反射波在要求的方向上具有相同的相位，從而以筆形波束的形式發射出去。陣列反射天線可以分為兩大系列:1)直接調節單元諧振頻率的陣列反射天線，2)間接調節諧振頻率的陣列反射天線。雖然經過多年對陣列反射天線的研究，國內外學者開發出了許多性能優越的陣列反射天線的結構，但是仍舊有許多問題仍待解決:如工作帶寬有限、加工難度大、設計結構相對複雜、波束掃描功能不完善等 ^[1]  。

直接調節陣列單元諧振特性的陣列反射天線是通過直接改變單元的物理結構來改變單元的諧振特性，從而實現反射移相。根據現有的文獻來看，這類的陣列反射天線大概可以分為以下幾種方式:（1）傳輸線型陣列反射天線、（2）尺寸改變型陣列反射天線、（3）旋轉圓極化型陣列反射天線。

由許多相同的陣列反射貼片單元和地板上不同的細縫組成。縫隙型陣列反射天線單元的電磁特性的提取也是基於全波分析。為了分析簡潔，‘縫隙型’單元特性宏模型的提取借用了波導仿真器的方法，即在平面波垂直照射下，將垂直於電場方向的面使用電壁進行代替，垂直於磁場方向的面使用磁壁代替。然後通過在觀測面得到的反射波的移相角度與縫隙長度建立起相應的函數關係，得到單元的移相特性曲線 ^[2]  。

高阻面型的陣列反射天線由典型的高阻面結構與變容二極管組成，基本結構：高阻面結構是通過在單元與地板間打孔，引入單元與地板間的電感，同時利用單元貼片間的禍合電容，形成等效L-C串聯電路組，構成等效的終端阻抗高阻面或等效磁壁。從高阻面的這一特性出發，通過在週期性結構間引入變容二極管，可以改變高阻面單元的電容值，從而改變高阻面單元的諧振頻率。

與高阻面陣列反射天線類似，這種變容二極管型陣列反射天線同樣引入了變容二極管結構，通過對變容二極管直流偏置電壓的控制，實現整體陣列反射天線的電可調，使得陣列反射天線具有動態方向圖掃描功能。但是，這種變容二極管型陣列反射天線與高阻面型的陣列反射天線的工作原理不同，它主要是將變容二極管作為終端負載，通過改變變容二極管電容值，直接改變單元的反射波的移相。

為了減少這種幅度波動，可以採用二極管並聯的措施:通過二極管的並聯，二極管的損耗阻抗可以大大減少，從而最終可以大大減少因變容二極管自身阻抗引起的反射波的幅度凹陷效應。

隨着近代衞星通訊，微波通訊，航天技術的迅猛發展，拋物面天線扮演着日益重要的角色。但是由於現代社會對通訊系統靈活機動的要求，傳統的拋物面反射天線笨重，體積龐大的劣勢已經日益顯現。為了突破拋物面天線的這些缺陷，國外的學者提出了一種新型的陣列反射天線的概念。陣列反射天線在衞星通訊，航人航天，微波通訊中都有很重要的實用價值，可以在很多場合替代傳統的拋物面天線。以陣列反射天線為研究對象，設計出了兩種寬頻帶電可調的陣列反射單元的形式，同時通過對了EBG結構的研究和學習，設計出了一種抑制陣列反射天線禍合的一種單元天線形式，為設計出功能更加完善性能更加優越的陣列反射天線奠定了一定的基礎 ^[3]  。