近年来,通信系统的迅猛发展,对天线性能的要求也越来越高。由微带反射单元组成的平面反射阵天线,可以代替体积大、制作困难的抛物面天线,用馈源对微带反射阵进行空间馈电。而折叠平面反射阵结构在此基础上具有低剖面等优点,在减小机载天线有效载荷、实现阵列天线大口径综合等方面有着巨大优势,因此成为国内外研究热点。本文从折叠反射阵的工作原理出发,利用亚波长超表面开口谐振环结构对电磁波的调控作用,设计了基于双开口谐振环的单层亚波长双极化反射单元。详细分析了该结构的相位及极化特性,该结构的具有的高极化扭转效率和宽带相位一致性。通过该双极化反射单元相位的连续性和离散性分别设计了两款折叠反射阵天线,并加工了实物,仿真与实测结果一致性较好。下面将简单介绍本论文的主要研究内容:本文首先使用双开口亚波长结构设计了一款单层双极化反射单元。在极化特性表现上,该单元在18 GHz–26 GHz内,均可以实现高效率的极化转换;在相位特性上,通过调整该单元的放缩比例实现了360°的连续相位变化,且相移曲线相互平行,宽带特性良好。并且,通过翻转单元实现了0°/180°的相位离散性,且同样具有宽带特性,相位误差较小。接着,本论文基于所设计的宽带双极化反射单元,设计了两款分别基于连续相位算法和离散编码相位算法实现宽带折叠反射阵天线。通过HFSS-Matlab-API接口工具实现阵列平面的快速建模。连续相位和1-bit折叠反射阵的1-d B增益带宽分别达到26.7%和30%,相应最大增益分别为23.9 d Bi和20.5 d Bi,仿测结果一致性较好。采用数值仿真的手段对其中存在的相位的量化误差进行对比分析,该设计中,1-bit量化会带来2.1 d B的增益误差。最后,本文基于双开口谐振环结构设计了一款1-bit相位可调、高极化转换效率的宽带折叠反射阵单元。该单元的中心频率为12 GHz,相应的交叉极化反射系数-3-d B相对带宽为37.6%。在通带频率范围内的极化转换损耗最小值为0.78 d B;通过引入两个开关二极管,该单元可在0°/180°之间进行切换,且相位误差小于20°。配合扼流电路的设计使直流分量对天线辐射的影响降到最低,为未来实现电控波束扫描折叠反射阵提供研究基础。