CN117199829A - 反射面、反射面天线和紧缩场测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种反射面、反射面天线和紧缩场测量系统，反射面的中心区域制备有周期性超材料结构和/或反射面的中心区域的材料的反射率低于反射面其它区域的反射率，其中，中心区域为静区在反射面的投影范围内的区域。本发明的反射面中，通过在反射面的中心区域制备周期性超材料结构和/或反射面的中心区域的材料的反射率低于反射面其它区域的反射率，可以有效地减小反射面中心区域的反射能量，使得静区中心和边缘的能量差异减小，即有效减小静区幅度锥削，改善静区性能。

Description

反射面、反射面天线和紧缩场测量系统

技术领域

本发明涉及无线通信的技术领域，尤其是涉及一种反射面、反射面天线和紧缩场测量系统。

背景技术

紧缩场测量系统通过透镜或反射面将馈源天线发射的球面波转换为平面波，在较小空间内模拟远场的平面波电磁环境，即静区范围内幅度和相位变化满足天线测量对平面波照射环境的要求。若反射面为无限大的抛物面，馈源天线发射的球面电磁波理论上可以完全被转化成平面波并反射到测量区域中。但实际应用中，反射面的尺寸有限，会导致静区呈现一定的锥削分布，静区幅度锥削或幅度总变化是紧缩场的重要指标，而在设计中这一指标较难满足。

影响幅度锥削的因素主要有两方面，一是馈源的方向图，二是反射面的尺寸。反射面的尺寸通常有指标限制，而馈源在宽带情况下也很难保持一致理想的方向图。尤其在高频部分，由于馈源的波束变窄，会导致高频的幅度锥削较大。该性能很难简单通过改变馈源波束宽度来优化，一方面是波束变宽会导致低频的波纹进一步增大，同时较宽的、非常规的波束宽度可能存在不可靠性，实际加工的馈源性能不一定能保证。因此现有技术中调节静区幅度的手段是很有限的。

综上，如何有效地减小静区幅度锥削，进而改善静区性能成为目前亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种反射面、反射面天线和紧缩场测量系统，以缓解现有技术无法有效地减小静区幅度锥削的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种反射面，所述反射面的中心区域制备有周期性超材料结构和/或所述反射面的中心区域的材料的反射率低于所述反射面其它区域的反射率，其中，所述中心区域为静区在所述反射面的投影范围内的区域。

进一步的，所述周期性超材料结构包括：周期性圆孔结构或周期性十字缝隙结构。

进一步的，当所述周期性超材料结构的层数至少为两层时，任意两层的所述周期性超材料结构的设计相同或不同。

进一步的，所述周期性超材料结构还包括：周期性方形结构。

进一步的，在所述周期性方形结构的后面设置有用于连接和支撑所述周期性方形结构的载体。

进一步的，所述周期性超材料结构包括：多个相同单元的周期性结构或各个单元尺寸渐变的结构。

进一步的，所述制备包括：刻蚀，所述刻蚀为穿透性刻蚀。

进一步的，所述周期性超材料结构或所述反射面的中心区域的材料在所述中心区域的位置根据所述反射面的设计决定。

第二方面，本发明实施例还提供了一种反射面天线，包括：上述第一方面中任一项所述的反射面，还包括：馈源天线。

第三方面，本发明实施例还提供了一种紧缩场测量系统，包括：上述第二方面中所述的反射面天线，还包括：电波暗室。

在本发明实施例中，提供了一种反射面，反射面的中心区域制备有周期性超材料结构和/或反射面的中心区域的材料的反射率低于反射面其它区域的反射率，其中，中心区域为静区在反射面的投影范围内的区域。通过上述描述可知，本发明的反射面中，通过在反射面的中心区域制备周期性超材料结构和/或反射面的中心区域的材料的反射率低于反射面其它区域的反射率，可以有效地减小反射面中心区域的反射能量，使得静区中心和边缘的能量差异减小，即有效减小静区幅度锥削，改善静区性能，缓解了现有技术无法有效减小静区幅度锥削的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的中心区域刻蚀十字缝隙结构的反射面的示意图；

图2为本发明实施例提供的中心区域十字缝隙结构的放大示意图；

图3为本发明实施例提供的多层超材料结构的示意图；

图4为本发明实施例提供的中心区域刻蚀方形结构的反射面的示意图；

图5为本发明实施例提供的中心区域方形结构的放大示意图；

图6为本发明实施例提供的反射面的中心区域的示意图；

图7为本发明实施例提供的中心十字缝隙结构与原模型的静区幅度对比示意图；

图8为本发明实施例提供的中心区域采用较低反射率材料的反射面的示意图；

图9为本发明实施例提供的中心区域采用较低反射率材料与原模型的静区幅度对比示意图；

图10为本发明实施例提供的周期性超材料结构不完全覆盖正中心的反射面的示意图；

图11为本发明实施例提供的中心区域和边缘结构相结合的反射面的示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有技术无法有效地减小静区幅度锥削。

基于此，本发明的反射面中，通过在反射面的中心区域制备周期性超材料结构和/或反射面的中心区域的材料的反射率低于反射面其它区域的反射率，可以有效地减小反射面中心区域的反射能量，使得静区中心和边缘的能量差异减小，即有效减小静区幅度锥削，改善静区性能。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种反射面进行详细介绍。

实施例一：

图1至图5是根据本发明实施例的一种反射面的结构示意图，如图1至图5所示，反射面的中心区域制备有周期性超材料结构和/或反射面的中心区域的材料的反射率低于反射面其它区域的反射率，其中，中心区域为静区在反射面的投影范围内的区域。

在本发明实施例中，通过在反射面的中心区域制备周期性超材料结构和/或反射面的中心区域的材料的反射率低于反射面其它区域的反射率，调节反射能量的口径分布，可以在不改变反射面大小或者馈源方向图的情况下，减小静区幅度锥削，改善静区性能。

反射面天线(包括馈源和反射面)的基本原理决定了反射面的反射能量会呈现中间高两边低的锥削分布，中心区域的反射能量会比边缘大，本发明是通过在中心区域制备超材料结构和/或反射面的中心区域的材料的反射率低于反射面其它区域的反射率，调节中心区域的反射能量，使得静区中心和边缘的能量差异减小。这个中心区域可以理解为静区在反射面的投影范围(图6所示)内的区域。中心区域具体的面积和位置，可以根据原反射面(即未在中心区域进行本实施例处理的反射面)的反射能量分布来确定，或者根据反射面的反射能量分布的设计参数来确定。

在本发明实施例中，提供了一种反射面，反射面的中心区域制备有周期性超材料结构和/或反射面的中心区域的材料的反射率低于反射面其它区域的反射率，其中，中心区域为静区在反射面的投影范围内的区域。通过上述描述可知，本发明的反射面中，通过在反射面的中心区域制备周期性超材料结构和/或反射面的中心区域的材料的反射率低于反射面其它区域的反射率，可以有效地减小反射面中心区域的反射能量，使得静区中心和边缘的能量差异减小，即有效减小静区幅度锥削，改善静区性能，缓解了现有技术无法有效减小静区幅度锥削的技术问题。

上述内容对本发明的反射面进行了简要介绍，下面对其中涉及到的具体内容进行详细描述。

在本发明的一个可选实施例中，如图1和图2所示，周期性超材料结构包括：周期性圆孔结构或周期性十字缝隙结构。

图1和图2示出的周期性超材料结构为周期性十字缝隙结构，其中的每个单元可以是简单的圆孔或者十字缝隙结构(如图1和图2所示，图2是中心区域的特写)。图1所示的反射面是一块完整的金属板，即在金属板的中心区域制备周期性超材料结构，即在完整的金属板上制备周期性的圆孔/十字缝隙。

可以显而易见的是，通过在中心区域制备周期性超材料结构能够有效减小反射面中心区域的反射能量，进而使得静区中心和边缘的能量差异减小。

在本发明的一个可选实施例中，参考图3，当周期性超材料结构的层数至少为两层时，任意两层的周期性超材料结构的设计相同或不同。

具体的，周期性超材料结构的层数可以为一层(即在金属板反射面上刻蚀圆孔/十字缝隙)，也可以是多层(至少两层)周期性超材料结构，每层的设计可以相同或不同，如图3所示。图3示意了三层周期性超材料结构，第一层为前述反射面上刻蚀的周期性超材料结构，第二层和第三层可以是不同形状的金属结构，或者第二层和第三层可以是在其它金属板上刻蚀的其它形状的结构。

上述结构可以有更大的调整空间，因为是多层，所以，设计的可调节参数/变量更多一些。

在本发明的一个可选实施例中，参考图4和图5，周期性超材料结构还包括：周期性方形结构。

具体的，周期性超材料结构的单元不限于下凹或开槽的形式(如圆孔或十字缝隙的形式)，也可以为其他形式，例如图4和图5示意了离散的周期性方形结构，图5是中心区域的特写，其中，每个单元为一个方形结构。

图7为图1所示结构与原模型的静区幅度对比的示意图，可以看出，十字缝隙结构可以有效减小静区幅度锥削(对应的曲线波动范围小)。

图4和图5中，反射面中心区域的方形结构具体可以是反射面原本的金属材料，也可以是其他材料，例如反射率比反射面小的其他材料(该种结构可以进一步减小反射面中心区域的反射能量)。在这种结构中，由于各单元是离散分布的，可以理解，各单元需要设置用于固定或支撑的载体，可以选用透射材料(例如介质板)，以避免对电磁波反射造成影响。以一个具体示例来说明，反射面的中心区域嵌入并固定连接了一块介质板，单元结构为方形的金属薄层，将多个金属薄层粘接于介质板表面，形成周期性超材料结构。

在本发明的一个可选实施例中，周期性超材料结构包括：多个相同单元的周期性结构或各个单元尺寸渐变的结构。

具体的，周期性超材料结构用于调节反射面的中心区域的反射能量，但是不改变反射方向。可以是多个相同单元的周期性结构，也可以是各单元尺寸渐变的结构，比如，从中间往四周方向，圆孔/缝隙的孔径(即开槽的尺寸)逐渐增大。可选的，上述制备包括：刻蚀，刻蚀是穿透性刻蚀。

上述制备还可以包括：粘贴(适用于柔性超材料)、3D打印等。

在本发明的一个可选实施例中，反射面的中心区域的材料的反射率低于反射面其它区域的反射率时，该中心区域的材料可以为电阻膜材料。如图8所示，将中心区域设置成较低反射率的材料，也能有效地减小反射面中心区域的反射能量。图9为图8所示结构与原模型的静区幅度对比的示意图，可以看出，中心区域的材料的反射率低于反射面其它区域的反射率的结构可以有效减小静区幅度锥削(对应的曲线波动范围小)。

另外，中心区域的材料可以覆盖在原来的反射面的表面(比如在反射面表面粘贴柔性材料)，也可以用该材料直接形成反射面的中心区域(比如3D打印)。

在本发明的一个可选实施例中，周期性超材料结构或反射面的中心区域的材料在中心区域的位置根据反射面的设计决定。

具体的，根据反射面设计的具体情况，不管是在中心区域刻蚀周期性超材料结构或中心区域采用低于反射面其它区域的反射率的材料，可以将处理的区域设置在反射能量较大的地方，这个位置不一定是位于反射面的正中心。参考图10，图10示意的处理区域并未位于反射面的正中心，而是在距离正中心一定距离的环形区域。此外，这个位置也不一定是中心对称的。比如，对于常见的偏馈反射面来说(图6所示即偏馈反射面系统)，反射面本身在垂直方向不是对称的，相应的，处理区域在垂直方向也不一定为中心对称。

在本发明的一个可选实施例中，反射面的边缘为任意形式。

具体的，该种中心区域的结构可以与卷边、锯齿边或有其他边缘处理的反射面结合使用，如图11所示，图11为进行边缘处理(反射面的边缘刻蚀了十字缝隙)的反射面，中心区域的结构可以与边缘的结构结合使用。

本发明的反射面能够有效地减小静区幅度锥削。

实施例二：

本发明实施例还提供了一种反射面天线，包括：上述实施例一中的反射面，还包括：馈源天线。

实施例三：

本发明实施例还提供了一种紧缩场测量系统，包括：上述实施例二中的反射面天线，还包括：电波暗室。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种反射面，其特征在于，所述反射面的中心区域制备有周期性超材料结构和/或所述反射面的中心区域的材料的反射率低于所述反射面其它区域的反射率，其中，所述中心区域为静区在所述反射面的投影范围内的区域。

2.根据权利要求1所述的反射面，其特征在于，所述周期性超材料结构包括：周期性圆孔结构或周期性十字缝隙结构。

3.根据权利要求1所述的反射面，其特征在于，当所述周期性超材料结构的层数至少为两层时，任意两层的所述周期性超材料结构的设计相同或不同。

4.根据权利要求1所述的反射面，其特征在于，所述周期性超材料结构还包括：周期性方形结构。

5.根据权利要求4所述的反射面，其特征在于，在所述周期性方形结构的后面设置有用于连接和支撑所述周期性方形结构的载体。

6.根据权利要求1所述的反射面，其特征在于，所述周期性超材料结构包括：多个相同单元的周期性结构或各个单元尺寸渐变的结构。

7.根据权利要求1所述的反射面，其特征在于，所述制备包括：刻蚀，所述刻蚀为穿透性刻蚀。

8.根据权利要求1所述的反射面，其特征在于，所述周期性超材料结构或所述反射面的中心区域的材料在所述中心区域的位置根据所述反射面的设计决定。

9.一种反射面天线，其特征在于，包括：上述权利要求1至8中任一项所述的反射面，还包括：馈源天线。

10.一种紧缩场测量系统，其特征在于，包括：上述权利要求9中所述的反射面天线，还包括：电波暗室。