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波束扫描微带反射阵天线设计

陈宏伟;张广求;雷雪;吴君默;孙武剑

【摘要】Fortheaimofdesigningawide‐anglelowsidelobebeam

scanningmicrostripreflectarrayantenna,anewdesignmethodbasedon

anewaperturephasedistributionofthreefocusesisproposed.This

methodintroducesanewphasedistributiondeterminedbythreefocuses

forwide‐anglebeamscanningfirstly.Thentheaperturephasedistribution

isfurtheroptimizedbythehybridparticleswarmalgorithmtoreducethe

sidelobelevelofthepattern.Basedontheoptimization,theantenna

realizesbeamscanningbyuseofamovingfeed.Inordertoverifythe

effectivenessofthedesignmethod,aKu‐bandcircularpolarizedbeam

scanningreflectarrayantennaisdesignedandfabricated.Themeasured

resultsagreewellwiththesimulatedones,withthesidelobelevelbeing

below-18dBwithinthescanrangeof52°andthebandreaching10.8%

(theoverlapping3dBaxial‐ratio(AR)and1dBgainbandwidth).%以设计

宽角度、低旁瓣波束扫描微带反射阵天线为目标，提出一种基于三焦点口径面相位

分布的设计方法．该方法首先引入一种由三焦点确定的适于宽角度扫描的新型口径

面相位分布；其次利用混合粒子群算法对该相位分布进行优化以降低方向图旁瓣；

最后在优化结果的基础上，采用移动馈源技术实现天线的波束扫描．为了验证设计

方法的有效性，设计加工了一副Ku波段、口径面直径为17λ0的圆极化波束扫描

反射阵天线．天线仿真与实测结果吻合，在52°扫描范围内旁瓣均小于－18dB，

且带宽达到10.8％（1dB增益带宽和3dB轴比带宽重叠区域）．

【期刊名称】《西安电子科技大学学报（自然科学版）》

【年(卷),期】2015(000)006

【总页数】6页(P173-178)

【关键词】波束扫描;反射阵;三焦点;混合粒子群算法

【作者】陈宏伟;张广求;雷雪;吴君默;孙武剑

【作者单位】信息工程大学信息系统工程学院，河南郑州450002;信息工程大学

信息系统工程学院，河南郑州450002;信息工程大学信息系统工程学院，河南郑

州450002;信息工程大学信息系统工程学院，河南郑州450002;中国北方电子设

备研究所，北京100876

【正文语种】中文

【中图分类】TN820.2+1

在卫星通信、深空探测等远距离无线通信系统中,要求天线具有高增益、波束扫描、

低旁瓣等性能,以实现天线高效率、高信噪比的信号接收.传统的波束扫描天线主要

有反射面天线、相控阵列天线等.其中反射面天线的辐射效率高,但体积大且笨重;而

相控阵列天线可实现波束的精确控制,但馈电损耗大且造价昂贵[1].1978

年,Malagisi[2]首次提出微带反射阵天线概念,结合抛物面天线与微带阵列天线的优

点,具有低损耗、低剖面、低成本、口径面相位调节方式灵活等特点,在极化转化[3]、

波束赋形、波束扫描等方面有着明显优势.

目前,微带反射阵天线研究主要集中在宽带技术方面[4-5].对于波束扫描反射阵的研

究还处于初步阶段.现有的波束扫描反射阵天线设计方法主要有以下几种:移动馈源

[6]、单元加载MEMS开关[7-9]、变容二极管[10-12]以及介质层选用功能材料

[13]等.移动馈源技术实现简单