CN203039082U - 一种平板天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种平板天线，所述平板天线包括平面反射板及设置在平面反射板背面的第一安装座及第二安装座，所述第一安装座用于连接第一调节机构，所述第二安装座用于连接第二调节机构，所述第一调节机构及第二调节机构用于调节平面反射板的俯仰角及方位角。根据本实用新型的平板天线，在平面反射板背面设置有第一安装座及第二安装座，使得本实用新型的平板天线能够适应多种安装需求，例如既可以安装在墙壁上，又可以安装在地面上，环境适应性强。

Description

一种平板天线

技术领域

本实用新型涉及通信领域，更具体地说，涉及一种平板天线。

背景技术

传统的反射面天线通常为抛物面天线，抛物面天线负责将接收到的信号反射到位于焦点处的信号接收器内。

例如卫星接收天线，接收从卫星上传来的电磁波信号时，平行的电磁波（由于卫星与地球的距离相当远，其发出的电磁波在到达地面时可认为是平面波）通过抛物面天线反射后，汇聚到馈源上。

但是，抛物面天线的反射面的曲面加工难度大，精度要求也高，因此，制造麻烦，且成本较高。因此，现在开始出现了平板天线。

现有的平板天线，主要为平面反射阵列天线。2010年由李华博士在电子科技大学发表的名称为《微带反射阵列天线的研究》的博士论文对微带反射阵列天线的现有结构及设计有着详细的描述。

现有的反射阵列天线通常包括平面反射板、位于平面反射板焦点处的馈源及用于调节天线的俯仰角与方位角的调节装置，平面反射板包括基板以及周期排布在基板上的多个亚波长的金属结构（贴片或者金属线）。每个亚波长的金属结构与其所占据的单元基板可以看做是一个移相单元，通过设计每一移相单元的移相量实现平面反射板的移相量分布，实现发射的电磁经平面反射板后能够以平面波的形式出射，或者接收到的空间的平面波能够在馈源处发生汇聚。

在上述的反射阵列天线中，用于调节天线的俯仰角与方位角的调节装置通常只有一个，且调节装置与平面反射板的安装位置也是固定的，通常调节装置位于平面反射板的背面的中间位置，具有该调节装置的天线通常安装环境比较单一，例如只能是安装在墙壁上，或者是只能够安装在地面上。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有的平板天线安装环境单一的缺陷，提供一种能够适应多种安装环境的平板天线。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种平板天线，所述平板天线包括平面反射板及设置在平面反射板背面的第一安装座及第二安装座。

进一步地，所述平板天线还包括与所述第一安装座连接的第一调节机构，所述第一调节机构用于调节平面反射板的俯仰角及方位角。

进一步地，所述平板天线还包括与所述第二安装座连接的第二调节机构，所述第二调节机构用于调节平面反射板的俯仰角及方位角。

进一步地，所述第一调节机构包括与第一安装座连接的旋转座、与旋转座可转动连接的旋转头及与旋转头可转动连接的旋转杆，所述旋转头相对旋转座转动以调节平面反射板的俯仰角，所述旋转杆相对旋转头转动以调节平面反射板方位角。

进一步地，所述旋转座包括固定于第一安装座上的连接板及从连接板的相对两侧延伸出的两个旋转臂，每一旋转臂上开设有圆弧形的调节槽，所述旋转头包括置于两个旋转臂之间的头部及连接旋转杆的尾部，所述第一调节机构还包括旋转轴及旋转定位机构，所述旋转轴依次穿过一侧的旋转臂、旋转头及另一侧的旋转臂，所述圆弧形的调节槽的圆心位置为旋转臂与旋转轴的交点位置，所述旋转定位机构用于锁定及解除锁定旋转头与旋转座之间的相对转动。。

进一步地，所述旋转定位机构包括设置在旋转头的头部的至少一个通孔、至少一个锁止杆及连接在锁止杆两端的锁紧螺母，所述锁止杆的数量小于等于通孔的数量。

进一步地，所述旋转臂的侧面围绕调节槽设置有刻度，所述旋转头的头部设置有用于指示平面反射板俯仰角的指针。

进一步地，所述第二调节机构包括与第二安装座连接的转动座、与转动座可转动连接的转动板及与转动板连接的座板，所述转动板相对转动座转动以调节平面反射板的俯仰角，所述座板相对天线安装面转动以调节平面反射板的方位角。

进一步地，所述转动座包括固定于第二安装座上的底板及从底板的相对两侧延伸出的两个转动臂，每一转动臂上开设有圆弧形的转动槽，所述转动板包括置于两个转动臂之间的头部及连接座板的尾部，所述第二调节机构还包括转轴及转动定位机构，所述转轴依次穿过一侧的转动臂、转动板及另一侧的转动臂，所述圆弧形的转动槽的圆心位置为转动臂与转轴的交点位置，所述转动定位机构用于锁定及解除锁定转动板与转动座之间的相对转动。

进一步地，所述转动定位机构包括设置在转动板的头部的至少一个锁孔、至少一个锁杆及连接在锁杆两端的锁止螺母，所述锁杆的数量小于等于通孔的数量。

进一步地，所述转动臂的侧面围绕转动槽设置有角度刻度，所述转动板的头部设置有用于指示平面反射板俯仰角的角度指针。

进一步地，所述平板天线还包括馈源以及用于支撑馈源的安装架。

进一步地，所述安装架包括馈源卡件及支杆，所述支杆的一端与平面反射板连接，所述支杆的另一端与馈源卡件连接。

进一步地，所述安装架还包括设置于平面反射板边缘的边框，所述支杆的一端与边框的下端固定连接。

进一步地，所述支杆为具有引导槽的中空杆，所述引导槽中设置有用于卡紧电缆的卡接件，所述卡接件包括至少一组间隔设置的正U形卡接件及倒U形卡接件。

进一步地，所述平面反射板包括用于对入射电磁波进行波束调制的功能板以及设置在功能板一侧的用于反射电磁波的反射层，所述功能板包括两个或两个以上的功能板单元，所述反射层包括与功能板单元对应数量的反射单元，所述功能板单元与其对应的反射单元构成一个用于移相的移相单元；所述功能板单元包括基板单元以及设置在所述基板单元一侧的用于对入射电磁波产生电磁响应的人造结构单元。

进一步地，所述人造结构单元为导电材料构成的具有几何图案的结构。

进一步地，所述平面反射板还包括用于覆盖所述人造结构单元的保护层。

进一步地，所述反射层贴附于所述功能板一侧表面，或者所述反射层与所述功能板相互间隔设置，所述反射层为金属涂层、金属薄膜或金属网格反射层。

根据本实用新型的平板天线，在平面反射板背面设置有第一安装座及第二安装座，第一安装座及第二安装通过与第一调节机构及第二调节机构的配合，使得本实用新型的平板天线能够适应多种安装需求，例如既可以安装在墙壁上，又可以安装在地面上，满足了客户的高端需要。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的平面反射板的结构示意图；

图2是本实用新型另一个实施例的平面反射板的结构示意图；

图3是多个正六边形基板单元所构成的功能板的正视示意图；

图4是本实用新型另一个实施例的平面反射板的结构示意图；

图5是本实用新型一个实施例的反射层的结构示意图；

图6是本实用新型另一个实施例的反射层的结构示意图；

图7为一种形式的移相单元的结构示意图；

图8是本实用新型一个实施例的平板天线的结构示意图（未加第一调节机构或第二调节机构）；

图9是图8的另一视角图；

图10是本实用新型一个实施例的平板天线的结构示意图（加上第一调节机构）；

图11是图10的另一视角图；

图12是本实用新型另一个实施例的平板天线的结构示意图（加上第二调节机构）；

图13是图12的另一视角图；

图14是平面雪花状的人造结构单元所构成的移相单元的示意图；

图15是平面雪花状的人造结构单元几何形状生长的第一阶段；

图16是平面雪花状的人造结构单元几何形状生长的第二阶段；

图17是图14所示的人造结构单元所构成的移相单元的移相量随结构生长参数S的变化曲线图；

图18是图14所示的人造结构单元所构成的另一种结构的移相单元的移相量随结构生长参数S的变化曲线图；

图19是本实用新型另一种结构的人造结构单元构成的移相单元的示意图；

图20是图19所示的人造结构单元的生长方式示意图；

图21是图19所示的人造结构单元所构成的移相单元的移相量随结构生长参数S的变化曲线图；

图22是本实用新型另一种结构的人造结构单元构成的移相单元的示意图；

图23是图22所示的人造结构单元的生长方式示意图；

图24是图22所示的人造结构单元所构成的移相单元的移相量随结构生长参数S的变化曲线图；

图25是图14所示的人造结构单元的一种衍生结构；

图26是图14所示的人造结构单元的一种变形结构；

图27a为三角形金属片状的人造结构单元的示意图；

图27b为正方形金属片状的人造结构单元的示意图；

图27c为圆形金属片状的人造结构单元的示意图；

图27d为圆形金属环状的人造结构单元的示意图；

图27e为方形金属环状的人造结构单元的示意图。

具体实施方式

本实用新型涉及一种平板天线，如图8至13所示，所述平板天线包括平面反射板RS及设置在平面反射板RS背面的第一安装座AZ1及第二安装座AZ2；所述平板天线还包括与所述第一安装座AZ1连接的第一调节机构200。以及与所述第二安装座AZ2连接的第二调节机构300，所述第一调节机构200及第二调节机构300用于调节平面反射板RS的俯仰角及方位角。当然，本实用新型为了适用更多的安装环境，还可以包括三个以上的安装座；每一安装座根据安装环境的不同，可以是相同的结构，也可以是不同的结构。

本实用新型中，所述平面反射板可为三角形板或多边形板。多边形板，例如可以为方形板、五边形板、六边形板或八边形板。另外，平面反射板还可以是圆形板或椭圆形板等其它边缘为曲线形状的板。

在本发明的一个实施例中，如图10及图11所示，所述第一调节机构200包括与第一安装座AZ1连接的旋转座201、与旋转座201可转动连接的旋转头202及与旋转头202可转动连接的旋转杆203，所述旋转头201相对旋转座201转动以调节平面反射板的俯仰角，所述旋转杆203相对旋转头202转动以调节平面反射板方位角。优选地，所述旋转座201包括固定于第一安装座AZ1上的连接板2011及从连接板2011的相对两侧延伸出的两个旋转臂2012，每一旋转臂2012上开设有圆弧形的调节槽2013，所述旋转头202包括置于两个旋转臂2012之间的头部2021及连接旋转杆203的尾部2022，所述第一调节机构200还包括旋转轴204及旋转定位机构，所述旋转轴204依次穿过一侧的旋转臂2012、旋转头202及另一侧的旋转臂2012，所述圆弧形的调节槽2013的圆心位置为旋转臂2012与旋转轴204的交点位置，所述旋转定位机构用于锁定及解除锁定旋转头202与旋转座201之间的相对转动。

优选地，所述旋转定位机构包括设置在旋转头的头部的至少一个通孔、至少一个锁止杆及连接在锁止杆两端的锁紧螺母207，所述锁止杆的数量小于等于通孔的数量。例如，通孔为3个，锁止杆为2个；或者通孔为2个，锁止杆为2个。通孔的形状可以是三角形、圆形或者椭圆形，以及其它不规则形通孔。锁止杆的形状与通孔的形状相适配。解除锁定过程如下：拧松锁止杆两端的锁紧螺母，拔掉锁止杆，使旋转座绕转轴相对旋转头转动。锁定过程如下：待转动座转动到某一角度（即调整好俯仰角），插上锁止杆，拧紧两端的锁紧螺母。

优选地，所述旋转臂2012的侧面围绕调节槽设置有刻度KD1，所述旋转头的头部2021设置有用于指示平面反射板RS俯仰角的指针，这样，天线的府仰角很容易调节，用户只需要根据安装手册就可以轻松完成天线的安装，例如将本实用新型的平板天线用作卫星电视接收天线，很容易将其固定在墙壁上，并完成对星。

本实用新型的一个实施例中，如图12-13所示，所述第二调节机构300包括与第二安装座AZ2连接的转动座301、与转动座301可转动连接的转动板302及与转动板302连接的座板303，所述转动板302相对转动座301转动以调节平面反射板RS的俯仰角，所述座板303相对天线安装面转动以调节平面反射板RS的方位角。此处的天线安装面，例如可以是水平的地面。或者是建筑物的顶部。优选地，所述转动座301包括固定于第二安装座AZ2上的底板3011及从底板3011的相对两侧延伸出的两个转动臂3012，每一转动臂3012上开设有圆弧形的转动槽3013，所述转动板302包括置于两个转动臂3012之间的头部3021及连接座板的尾部3022，所述第二调节机构300还包括转轴304及转动定位机构，所述转轴依次穿过一侧的转动臂3012、转动板302及另一侧的转动臂3012，所述圆弧形的转动槽3013的圆心位置为转动臂3012与转轴304的交点位置，所述转动定位机构用于锁定及解除锁定转动板302与转动座301之间的相对转动。

优选地，所述转动定位机构包括设置在转动板的头部3021的至少一个锁孔、至少一个锁杆及连接在锁杆两端的锁止螺母307，所述锁杆的数量小于等于通孔的数量。例如，锁孔为3个，锁杆为2个。锁孔的形状可以是三角形、圆形或者椭圆形，以及其它不规则形通孔。锁杆的形状与锁孔的形状相适配。解除锁定过程如下：拧松锁杆两端的锁止螺母，拔掉锁杆，使转动座绕转轴相对转动板转动。锁定过程如下：待转动座转动到某一角度（即调整好俯仰角），插上锁杆，拧紧两端的锁止螺母。

优选地，所述转动臂3012的侧面围绕转动槽3013设置有角度刻度KD2，所述转动板的头部3021设置有用于指示平面反射板RS俯仰角的角度指针。这样，天线的府仰角很容易调节，用户只需要根据安装手册就可以轻松完成天线的安装，例如将本实用新型的平板天线用作卫星电视接收天线，很容易将其固定在地面或房顶，并完成对星。

在本实用新型的另一实施例中，如图10至图13所示，所述平板天线还包括馈源3以及用于支撑馈源3的安装架。优选地，所述安装架包括馈源卡件31及支杆32，所述支杆32的一端与平面反射板RS连接，所述支杆32的另一端与馈源卡件31连接。优选地，所述安装架还包括设置于平面反射板RS边缘的边框33，所述支杆32的一端与边框33的下端固定连接。

更为优选地，如图8所示，所述支杆33为具有引导槽330的中空杆，所述引导槽330中设置有用于卡紧电缆（例如同轴电缆）的卡接件331。所述卡接件331包括至少一组间隔设置的正U形卡接件312及倒U形卡接件313。例如，可以是两组间隔设置的正U形卡接件312及倒U形卡接件313。电缆从馈源的电缆接口出来后可以沿引导槽330走线，再通过卡接件卡紧。这样，电缆大部分长度都是隐藏在引导槽中的，既美观又实用。

本实施例的平板天线，在平面反射板背面设置有第一安装座及第二安装座，使得本实施例的平板天线能够适应多种安装需求，第一调节机构与第一安装座的组合，可以将平板天线安装在物体的竖直表面，例如墙壁上；第二调节机构与第二安装座的组合可以将平板天线安装在大致水平的物体表面，例如地面、屋顶，因此，同一款平板天线既可以安装在墙壁上，又可以安装在地面上，满足了客户的高端需要。

本实用新型中，如图1及图7所示，所述平面反射板RS包括用于对入射电磁波进行波束调制的功能板1以及设置在功能板1一侧的用于反射电磁波的反射层2，所述功能板1包括两个或两个以上的功能板单元10，所述反射层2包括与功能板单元10对应数量的反射单元20，所述功能板单元10与其对应的反射单元20构成一个用于移相的移相单元100；所述功能板单元10包括基板单元V以及设置在所述基板单元V一侧的用于对入射电磁波产生电磁响应的人造结构单元M。人造结构单元M可以直接附着在基板单元V的表面，如图28所示；当然，人造结构单元M也可以与基板单元V的表面间隔设置，例如人造结构单元M可以通过杆支撑在基板单元V上，或者是通过泡沫间隔。可以理解的是，平面反射板整体可由多个独立的移相单元100拼接而成，也可由一整块功能板1与一整块反射层2构成。

功能板单元10的数量根据需要设定，可以是两个或两个以上。例如可以是并排的2个，2×2的阵列，10×10的阵列，100×100的阵列，1000×1000的阵列，10000×10000的阵列等等。

本实用新型的平面反射板，其功能板可以为图1所示的一层结构也可以是由多个片层所构成的多层结构，多个片层之间可采用胶水粘接，或者采用机械方式连接，如螺栓连接或者卡扣连接。如图2所示，为一种形式的多层结构的功能板1，该功能板1包括三个片层11。当然图2只是示意性地，本实用新型的功能板1还可是由两个片层构成的两层结构或者是由四个以上的片层构成的多层结构。

本实用新型中，基板单元V的横截面图形可以有多种形式。规则的基板单元的横截面图形可为三角形或多边形，优选地，基板单元的横截面图形为等边三角形、正方形、菱形、正五边形、正六边形或者正八边形，图1中示出了横截面图形为正方形的基板单元；图3示出了由多个横截面图形为正六边形基板单元所构成的功能板1的正视示意图。基板单元的横截面图形优选为等边三角形、正方形、菱形、正五边形、正六边形或者正八边形，基板单元的横截面图形的边长小于该平面反射板工作频段的中心频率所对应的电磁波波长的二分之一，优选地，基板单元的横截面图形的边长小于该平面反射板工作频段的中心频率所对应的电磁波波长的四分之一；更为优选地，基板单元的横截面图形的边长小于该平面反射板工作频段的中心频率所对应的电磁波波长的八分之一；更为优选地，基板单元的横截面图形的边长小于该平面反射板工作频段的中心频率所对应的电磁波波长的十分之一。当然，基板单元的横截面图形也可以是不规则的图形。

基板单元可由陶瓷材料、高分子材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料制成，高分子材料可为聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚醚醚酮、聚四氟乙烯或环氧树脂。

人造结构单元可为导电材料构成的具有几何图案的结构，导电材料可为金属或非金属导电材料，所述金属为金、银、铜、金合金、银合金、铜合金、锌合金或铝合金；所述非金属导电材料为导电石墨、铟锡氧化物或掺铝氧化锌。人造结构单元的加工方式可以有多种，可通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻的方法分别附着在基板单元上。

人造结构单元M能够对入射电磁波产生电磁响应，此处的电磁响应可以是电场响应，也可以是磁场响应，或者是既有电场响应又有磁场响应。电场响应可以是基于电谐振、电偶极子或者二者的结合；同样，磁场响应可以是基于磁谐振、磁偶极子或者二者的结合。

为了保护人造结构单元，在本实用新型的另一个实施例中，人造结构单元上还覆盖有保护层，保护层可为聚苯乙烯（PS）塑料薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇脂（PET）塑料薄膜或耐冲性聚苯乙烯（HIPS）塑料薄膜。

本实用新型的反射层2可如图1所示紧密贴附于功能板1一侧表面设置，例如通过胶水粘结、机械连接等多种常用的连接方式来实现紧密贴附于功能板1一侧表面。反射层2还可以如图4所示与功能板1间隔一定距离设置。间隔距离的大小可依据实际需求来设置。反射层2与功能板1之间可通过支撑件ZC来实现间隔，也可以通过在两者之间填充泡沫、橡胶等来实现间隔。

反射层2可为一整块金属片或金属网格反射层，也可为涂覆于功能板1一侧的金属涂层或金属薄膜。金属片、金属涂层、金属薄膜或者金属网格反射层可以选用铜、铝或铁等金属材料。

采用整块金属片、金属涂层或者金属薄膜作为反射层时，其厚度一般较薄，约为0.01-0.03毫米，金属片、金属涂层或者金属薄膜的长及宽远远大于其厚度。在制备和实际应用时容易因为应力的作用发生翘曲，一方面降低了产品制备过程中的良率，造成大量浪费，另一方面也增大了产品使用后的维护成本。

本实用新型的一个实施例中，反射层2采用金属网格反射层，金属网格反射层由多片相互间隔的金属片构成。每一金属片的长宽值和厚度值的差异减小，从而减小产品应力，避免反射层翘曲。然而由于各金属片之间存在缝隙，如果缝隙的宽度过宽会使得电磁波被网格状反射板反射时产生栅瓣效应，给平面反射板性能带来影响，而如果缝隙的宽度过窄则会使得每一金属片的长宽值与厚度值的差异增大，不利于应力的释放。优选地，所述多片金属片相互之间的间隔小于平面反射板工作频段的中心频率所对应的电磁波波长的二十分之一。单个金属片的形状可为三角形或者多边形。在一优选实施例中，如图5所示，所述金属网格反射层WG由多片相互间隔的金属片4构成，单个金属片形状为正方形。

在另一优选实施例中，如图6所示，所述金属网格反射层WG为由多条金属线纵横交错构成的具有多网孔的网状结构，图中多条金属线分为纵向金属线ZX及横向金属线HX，纵向金属线ZX与横向金属线HX之间形成多个网孔WK，单个网孔WK的形状可为三角形或者多边形。并且所有网孔WK的形状可以相同，也可以不同。

在图6所示的实施例中，优选地，所有网孔WK的形状均为正方形，纵向金属线ZX与横向金属线HX的线宽相同。所述单个网孔的边长小于二分之一波长，所述多条金属线的线宽大于或等于0.01mm。优先地，所述单个网孔的边长为0.01mm至天线工作频段的中心频率所对应的电磁波波长的二分之一，所述多条金属线的线宽为0.01mm至天线工作频段的中心频率所对应的电磁波波长的5倍。

在上述反射层的描述中，均以金属材料作为反射层材料，但应知本实用新型中反射层的作用为反射电磁波，因此只要能达到反射电磁波的材料均为本实用新型反射层的可选材料。另外，反射层还可以是其它具有类似功能的结构，例如频率选择表面FSS、光子晶体或者高阻表面。

本实用新型中，入射到移相单元100的电磁波穿过所述功能板单元10后由所述反射单元20反射，经反射的电磁波再次穿过所述功能板单元10后出射，出射时的相位与入射时的相位的差值的绝对值称为移相量。根据入射时的初始相位分布以及所需要的目标相位分布（例如是在某一时刻平整的等相位面），计算出平面反射板所需要的相位改变量分布（即平面反射板的整体移相量分布），再根据平面反射板的整体移相量分布，设计出每一个移相单元的移相量，即可实现所需的目标相位分布。

平面反射板的移相量分布可以采用李华博士《微带反射阵列天线的研究》的博士论文中所记载的方法来设计，也可以采用本实用新型的如下一种设计方法。该方法如下：

S1、设置每一移相单元的移相量的变化范围，构造n个移相单元的移相量的向量空间Θ；设置预期的电磁波辐射方向图对应的参数指标。这里的参数指标主要是指影响到电磁波辐射方向图的主要技术指标，不同的应用场景下，关注的技术指标是不同的，例如，可以是半功率波束宽度、主波束指向等。

S2、对所述移相量的向量空间Θ进行抽样，生成m（m<n）个移相单元的抽样向量空间Θ₀；这里的抽样可以是常用的各种抽样方法，例如随机抽样、系统抽样等。

S3、依据所述抽样向量空间，通过插值方法计算剩余n-m个移相单元的移相量，生成n个移相单元的新的移相量的向量空间Θ_i；插值方法可以是高斯过程插值法、样条长治方法等。

S4、计算Θ_i对应的参数指标，判断计算的参数指标是否满足预设要求，若是，则Θ_i即为满足需要的移相量的向量空间；若否，则通过预设的优化算法生成新的抽样向量空间，并通过插值方法生成新的移相量的向量空间Θ_i+1，循环执行直至满足预设要求。预设的优化算法可以是模拟退火、遗传算法、禁忌搜索等算法。预设要求可以包括例如参数指标的阈值以及精度的范围。

通过上述方法也可以得到能够实现天线方向图特定技术指标的平面反射板的移相量分布。给定天线的工作频段，确定好基板单元的物理尺寸、材料及电磁参数，以及人造结构单元的材料、厚度及拓扑结构，利用仿真软件，如CST、MATLAB、COMSOL等，可以获得移相单元的移相量随人造结构单元几何形状生长的变化曲线，即可得到连续变化的移相单元与移相量的对应关系。

本实施例中，移相单元的结构设计可通过计算机仿真（CST仿真）得到，具体如下：

（1）确定基板单元的材料。基板单元的材料，例如为环氧树脂FR-4、聚四氟乙烯F4b或聚苯乙烯PS等。

（2）确定基板单元的形状及物理尺寸。例如，基板单元可为横截面图形为正方形的方形薄片，基板单元的物理尺寸由天线的工作频段的中心频率得到，利用中心频率得到其波长，再取小于波长的二分之一的一个数值做为基板单元横截面图形的边长，例如基板单元横截面图形的边长为天线工作频段的中心频率所对应的电磁波波长的十分之一。基板单元的厚度根据天线的工作频段有所不同，如天线工作于Ku波段时，基板单元的厚度可取0.5-4mm；天线工作于X波段时，基板单元的厚度可取0.7-6.5mm；天线工作于C波段时，基板单元的厚度可取1-12mm；例如在，ku波段下，基板单元的厚度可取为1mm、2mm等。

（3）确定人造结构单元的材料、厚度及拓扑结构。例如，人造结构单元的材料为铜，人造结构单元的拓扑结构可为图14所示的平面雪花状的人造结构单元，所述的雪花状的人造结构单元具有相互垂直平分的第一金属线J1及第二金属线J2，所述第一金属线J1与第二金属线J2的长度相同，所述第一金属线J1两端连接有相同长度的两个第一金属分支F1，所述第一金属线J1两端连接在两个第一金属分支F1的中点上，所述第二金属线J2两端连接有相同长度的两个第二金属分支F2，所述第二金属线J2两端连接在两个第二金属分支F2的中点上，所述第一金属分支F1与第二金属分支F2的长度相等；此处的拓扑结构，是指人造结构单元几何形状生长的基础形状。人造结构单元的厚度可为0.005-1mm。例如为0.018mm。

（4）确定人造结构单元的几何形状结构生长参数，此处用S表示。例如，如图14所示的平面雪花状的人造结构单元的几何形状结构生长参数S可以包括人造结构单元的线宽W，第一金属线J1的长度a，第一金属分支F1的长度b。

（5）确定人造结构单元的几何形状的生长限制条件。例如，如图14所示的平面雪花状的人造结构单元的人造结构单元的几何形状的生长限制条件有，人造结构单元之间的最小间距WL（如图14所示，人造结构单元与基板单元的边的距离为WL/2），人造结构单元的线宽W，以及第一金属分支与第二金属分支之间的最小间距，此最小间距可以与人造结构单元之间的最小间距WL保持一致；由于加工工艺限制，WL通常大于等于0.1mm，同样，线宽W通常也是要大于等于0.1mm。第一次仿真时，WL可以取0.1mm，W可以取一定值（即人造结构单元的线宽均匀），例如0.14mm或0.3mm，此时人造结构单元的几何形状结构生长参数只有a、b两个变量，令结构生长参数S＝a+b。人造结构单元的几何形状通过如图15至图16所示的生长方式，对应于某一特定中心频率（例如11.95GHZ），可以得到一个连续的移相量变化范围。

以图14所示的人造结构单元为例，具体地，所述人造结构单元的几何形状的生长包括两个阶段（几何形状生长的基础形状为图14所示的人造结构单元）：

第一阶段：根据生长限制条件，在b值保持不变的情况下，将a值从最小值变化到最大值，此时b=0，S=a，此生长过程中的人造结构单元均为“十”字形（a取最小值时除外）。a的最小值即为线宽W，a的最大值为（BC-WL）。因此，在第一阶段中，人造结构单元的几何形状的生长如图15所示，即从边长为W的正方形JX1，逐渐生长成最大的“十”字形几何形状JD1。

第二阶段：根据生长限制条件，当a增加到最大值时，a保持不变；此时，将b从最小值连续增加到最大值，此时b不等于0，S=a+b，此生长过程中的人造结构单元均为平面雪花状。b的最小值即为线宽W，b的最大值为（BC-WL-2W）。因此，在第二阶段中，人造结构单元的几何形状的生长如图16所示，即从最大的“十”字形几何形状JD1，逐渐生长成最大的平面雪花状的几何形状JD2，此处的最大的平面雪花状的几何形状JD2是指，第一金属分支J1与第二金属分支J2的长度b已经不能再伸长，否则第一金属分支与第二金属分支将发生相交。

应用上述方法对如下三种人造结构单元所构成的移相单元进行仿真：

（1）图14所示为平面雪花状的人造结构单元构成的移相单元，该移相单元的第一种结构中，基板单元V的材料为聚苯乙烯（PS），其介电常数为2.7，损耗角正切为0.0009；基板单元V的物理尺寸为，厚度2mm，横截面图形为边长为2.7mm的正方形；人造结构单元的材料为铜，其厚度为0.018mm；反射单元的材料为铜，其厚度为0.018mm；此处，结构生长参数S为第一金属线J1的长度a与第一金属分支F1的长度b之和。具有此结构的人造结构单元的移相单元的生长方式请参见图15至图16；具有此人造结构单元的移相单元其移相量随结构生长参数S的变化如图17所示。从图中可以看出，移相单元的移相量是随着S参数的连续增大连续变化的，该移相单元的移相量的变化范围大概在10-230度，其最大移相量与最小移相量的差值约为220度，小于360度。在该移相单元的第二种结构中，仅改变基板单元V横截面图形为边长为8.2mm的正方形，其它参数不变，具有该种结构的人造结构单元的移相单元其移相量随结构生长参数S的变化如图18所示；从图中可以看出，该移相单元的移相量是随着S参数的连续增大连续变化的，该移相单元的移相量的变化范围大概在275-525度，其最大移相量与最小移相量的差值约为250度，仍然小于360度。

（2）如图19所示为另一种形式的人造结构单元构成的移相单元，该人造结构单元具有相互垂直平分的第一主线Z1及第二主线Z2，第一主线Z1与第二主线Z2形状尺寸相同，第一主线Z1两端连接有两个相同的第一直角折角线ZJ1，第一主线Z1两端连接在两个第一直角折角线ZJ1的拐角处，第二主线Z2两端连接有两个第二直角折角线ZJ2，第二主线Z2两端连接在两个第二直角折角线ZJ2的拐角处，第一直角折角线ZJ1与第二直角折角线ZJ2形状尺寸相同，第一直角折角线ZJ1、第二直角折角线ZJ2的两个角边分别平行于正方形基板单元的两个边，第一主线Z1、第二主线Z2为第一直角折角线ZJ1、第二直角折角线ZJ2的角平分线。该移相单元中，基板单元V的材料为聚苯乙烯（PS），其介电常数为2.7，损耗角正切为0.0009；基板单元的物理尺寸为，厚度2mm，横截面图形为边长为2mm的正方形；人造结构单元的材料为铜，其厚度为0.018mm；反射单元的材料为铜，其厚度为0.018mm；此处，结构生长参数S为第一主线与第一直角折角线的长度之和。该移相单元上的人造结构单元的生长方式请参见图20；具有此人造结构单元的移相单元其移相量随结构生长参数S的变化如图21所示。从图中可以看出，移相单元的移相量是随着S参数的连续增大连续变化的，该移相单元的移相量的变化范围大概在10-150度，其最大移相量与最小移相量的差值约为140度，小于360度。

（3）如图22所示为另一种形式的人造结构单元构成的移相单元，该人造结构单元具有相互垂直平分的第一主干线GX1及第二干主线GX2，第一主干线GX1与第二干主线GX2的形状尺寸相同，第一主干线GX1两端连接有沿相反方向延伸的两个第一直线ZX1，第二主干线GX2两端连接有沿相反方向延伸的两个第二直线ZX2，第一直线ZX1与第二直线ZX2的形状尺寸相同，第一直线ZX1与第二直线ZX2分别平行于正方形基板单元V的两个边，第一直线ZX1与第一主干线GX2的夹角为45度，第二直线ZX2与第二主干线GX2的夹角为45度。该移相单元中，基板单元V的材料为聚苯乙烯（PS），其介电常数为2.7，损耗角正切为0.0009；基板单元V的物理尺寸为，厚度2mm，横截面图形为边长为2mm的正方形；人造结构单元的材料为铜，其厚度为0.018mm；反射单元的材料为铜，其厚度为0.018mm。此处，结构生长参数S为第一主线与第一折线的长度之和。该移相单元上的人造结构单元的生长方式请参见图23；具有此人造结构单元的移相单元其移相量随结构生长参数S的变化如图24所示。从图中可以看出，移相单元的移相量是随着S参数的连续增大连续变化的，该移相单元的移相量的变化范围大概在10-130度，其最大移相量与最小移相量的差值约为120度，小于360度。

另外，图14所示的平面雪花状的人造结构单元还可以有其它变形。

图25是图14所示的平面雪花状的人造结构单元的一种衍生结构。其在每个第一金属分支F1及每个第二金属分支F2的两端均连接有完全相同的第三金属分支F3，并且相应的第三金属分支F3的中点分别与第一金属分支F1及第二金属分支F2的端点相连。依此类推，本实用新型还可以衍生出其它形式的人造结构单元。图25所示的只是人造结构单元几何形状生长的基础形状。

图26是图14所示的平面雪花状的人造结构单元的一种变形结构，此种结构的人造结构单元，第一金属线J1与第二金属线J2不是直线，而是弯折线，第一金属线J1与第二金属线J2均设置有两个弯折部WZ，但是第一金属线J1与第二金属线J2仍然是垂直平分，通过设置弯折部的朝向与弯折部在第一金属线与第二金属线上的相对位置，使得图26所示的人造结构单元绕垂直于第一金属线与第二金属线交点的轴线向任意方向旋转90度的图形都与原图重合。另外，还可以有其它变形，例如，第一金属线J1与第二金属线J2均设置多个弯折部WZ。图26所示的只是人造结构单元几何形状生长的基础形状。

除上述的三种拓扑结构的人造结构单元外，本实用新型还可以有其它拓扑结构的人造结构单元。如图27a所示的三角形金属片；如图27b所示的正方形金属片，如图27c所示的圆形金属片；如图27d所示的圆形金属环；如图27e所示的方形金属环等。通过上述方法也能得到具有上述人造结构单元的移相单元的移相量随结构生长参数S的变化曲线。

通过上述生长得到的移相单元的移相量范围如果包含了需要的移相量范围（即能同时取到所需的最大移相量与最小移相量），则满足设计需要。如果上述生长得到移相单元的移相量变化范围不满足设计需要，例如移相量最大值太小或移相量最小值过大，则变动WL与W，重新仿真，直到得到需要的移相量变化范围。

根据所需要的目标相位分布，通过计算得到平面反射板上的移相量分布，通过上述的人造结构单元的生长方法得到移相量分布对应的人造结构单元尺寸和分布信息，即能得到本实用新型的平面反射板。

上述平板天线可以为发射天线、接收天线或收发两用天线。上述平板天线可以应用于卫星接收天线、卫星通信天线、微波天线、雷达天线及其它类型的天线。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (18)

1.一种平板天线，其特征在于，所述平板天线包括平面反射板及设置在平面反射板背面的第一安装座及第二安装座。

2.根据权利要求1所述的平板天线，其特征在于，所述平板天线还包括与所述第一安装座连接的第一调节机构，所述第一调节机构用于调节平面反射板的俯仰角及方位角。

3.根据权利要求1所述的平板天线，其特征在于，所述平板天线还包括与所述第二安装座连接的第二调节机构，所述第二调节机构用于调节平面反射板的俯仰角及方位角。

4.根据权利要求2所述的平板天线，其特征在于，所述第一调节机构包括与第一安装座连接的旋转座、与旋转座可转动连接的旋转头及与旋转头可转动连接的旋转杆，所述旋转头相对旋转座转动以调节平面反射板的俯仰角，所述旋转杆相对旋转头转动以调节平面反射板方位角。

5.根据权利要求4所述的平板天线，其特征在于，所述旋转座包括固定于第一安装座上的连接板及从连接板的相对两侧延伸出的两个旋转臂，每一旋转臂上开设有圆弧形的调节槽，所述旋转头包括置于两个旋转臂之间的头部及连接旋转杆的尾部，所述第一调节机构还包括旋转轴及旋转定位机构，所述旋转轴依次穿过一侧的旋转臂、旋转头及另一侧的旋转臂，所述圆弧形的调节槽的圆心位置为旋转臂与旋转轴的交点位置，所述旋转定位机构用于锁定及解除锁定旋转头与旋转座之间的相对转动。

6.根据权利要求5所述的平板天线，其特征在于，所述旋转定位机构包括设置在旋转头的头部的至少一个通孔、至少一个锁止杆及连接在锁止杆两端的锁紧螺母，所述锁止杆的数量小于等于通孔的数量。

7.根据权利要求5所述的平板天线，其特征在于，所述旋转臂的侧面围绕调节槽设置有刻度，所述旋转头的头部设置有用于指示平面反射板俯仰角的指针。

8.根据权利要求3所述的平板天线，其特征在于，所述第二调节机构包括与第二安装座连接的转动座、与转动座可转动连接的转动板及与转动板连接的座板，所述转动板相对转动座转动以调节平面反射板的俯仰角，所述座板相对天线安装面转动以调节平面反射板的方位角。

9.根据权利要求8所述的平板天线，其特征在于，所述转动座包括固定于第二安装座上的底板及从底板的相对两侧延伸出的两个转动臂，每一转动臂上开设有圆弧形的转动槽，所述转动板包括置于两个转动臂之间的头部及连接座板的尾部，所述第二调节机构还包括转轴及转动定位机构，所述转轴依次穿过一侧的转动臂、转动头及另一侧的转动臂，所述圆弧形的转动槽的圆心位置为转动臂与转轴的交点位置，所述转动定位机构用于锁定及解除锁定转动板与转动座之间的相对转动。

10.根据权利要求9所述的平板天线，其特征在于，所述转动定位机构包括设置在转动板的头部的至少一个锁孔、至少一个锁杆及连接在锁杆两端的锁止螺母，所述锁杆的数量小于等于通孔的数量。

11.根据权利要求9所述的平板天线，其特征在于，所述转动臂的侧面围绕转动槽设置有角度刻度，所述转动板的头部设置有用于指示平面反射板俯仰角的角度指针。

12.根据权利要求1至11任意一项所述的平板天线，其特征在于，所述平板天线还包括馈源以及用于支撑馈源的安装架，所述安装架包括馈源卡件及支杆，所述支杆的一端与平面反射板连接，所述支杆的另一端与馈源卡件连接。

13.根据权利要求12所述的平板天线，其特征在于，所述安装架还包括设置于平面反射板边缘的边框，所述支杆的一端与边框的下端固定连接。

14.根据权利要求12所述的平板天线，其特征在于，所述支杆为具有引导槽的中空杆，所述引导槽中设置有用于卡紧电缆的卡接件，所述卡接件包括至少一组间隔设置的正U形卡接件及倒U形卡接件。

15.根据权利要求1所述的平板天线，其特征在于，所述平面反射板包括用于对入射电磁波进行波束调制的功能板以及设置在功能板一侧的用于反射电磁波的反射层，所述功能板包括两个或两个以上的功能板单元，所述反射层包括与功能板单元对应数量的反射单元，所述功能板单元与其对应的反射单元构成一个用于移相的移相单元；所述功能板单元包括基板单元以及设置在所述基板单元一侧的用于对入射电磁波产生电磁响应的人造结构单元。

16.根据权利要求15所述的平板天线，其特征在于，所述人造结构单元为导电材料构成的具有几何图案的结构。

17.根据权利要求15所述的平板天线，其特征在于，所述平面反射板还包括用于覆盖所述人造结构单元的保护层。

18.根据权利要求15所述的平板天线，其特征在于，所述反射层贴附于所述功能板一侧表面，或者所述反射层与所述功能板相互间隔设置，所述反射层为金属涂层、金属薄膜或金属网格反射层。

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