[實用新型]毫米波準光集成介質透鏡天線及其陣列

無效

• 申請號: 200820163086.X
• 申請日: 2008-08-28
• 公開（公告）號: CN201282193Y
• 公開（公告）日: 2009-07-29
• 發明（設計）人: 阮樹成
• 申請（專利權）人: 阮樹成
• 主分類號: H01Q15/08
• 分類號: H01Q15/08;H01Q19/06;H01Q21/00;H01Q23/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及通信和雷達天線技術領域，具體是一種毫米波準光集成介質透鏡天線及其陣列。

背景技術

毫米波通信和雷達天線常用喇叭輻射天線、拋物面反射型卡塞格倫天線、微帶天線等類型，毫米波高端頻率波段的喇叭天線結構尺寸相對很小的，加工制造困難，價格昂貴。而且，配饋拋物面反射型卡格天線跟蹤機動目標，機械傳動掃描速度慢，精度較差，在惡劣環境中使用故障率高，如裝備在汽車的防撞雷達環境塵土飛揚，振動強烈，溫差大，要求天線傳感具備極高的環境適應性，猶如“眼睛”每時每刻須在復雜環境中看清楚路面發生的各種情況，實時避免碰撞。此外，毫米波微帶天線由于工作波長短，饋元尺寸小、基片介質損耗大，要得到高增益天線窄波束的方向性，簡單地搬用微波微帶天線技術結構是難以實現的。

發明內容

本實用新型的目的是提供具有準光高斯束輻射特性的一種毫米波準光集成介質透鏡天線及其陣列。

本實用新型技術方案，由微帶集成天線、介質透鏡、物鏡、陣列基座、反射鏡、防護罩、波束轉換開關構成，介質透鏡一端面是半球或橢球，另一端面是圓柱體截面，微帶集成天線是由雙面金屬層介質基片生成，其正面至少由單個微帶貼片饋元或雙偶極振子或對數振子或螺旋振子為饋元，緊密粘置在介質透鏡的圓柱截面為饋源，背面金屬層接地，介質透鏡半球或橢球端面為天線輻射面，介質透鏡的圓柱體部分長度可改變，天線陣列設成線陣或面陣，陣列基座、反射鏡呈圓錐形準光反射鏡面，介質透鏡固定在陣列基座上，線陣或面陣物鏡焦點對準介質透鏡中心線，外置防護罩，天線陣列由波束轉換開關控制；

其中，介質透鏡的半球或橢球及圓柱體由芯體和外表匹配層合成，芯體材料是由硅或石英、聚四氟乙烯介質制成，外表面由聚苯乙烯塑料緊密包封為共形匹配層；

波束轉換開關它是在天饋鰭線波導設置兩個以上的PIN管或場效應晶體管芯片串、并聯組合成單刀單擲開關，PIN管或場效應晶體管偏置控制電壓通過低通濾波網絡接入。

本實用新型技術方案的天線具有準光高斯束輻射特性，高效傳輸，頻率響應極寬，可在毫米波至亞毫米波范圍具有很高的天線增益和尖銳的波束方向性，通過改變圓柱體長度可控制天線增益和波束方向性的大小，能適應不同場合要求使用，其結構機械性能堅固，對溫度變化不敏感，防塵抗污染性能強，使用壽命長，復制性好，批量生產成本低。

附圖說明

圖1本實用新型集成介質透鏡天線結構示意圖

圖2集成介質透鏡天線陣列結構示意圖

圖3集成介質透鏡天線輻射方向圖

圖4天線波束轉換開關電路

具體實施方法

參照圖1、圖2，本實用新型具體實施方法和實施例，由微帶集成天線5、介質透鏡1、物鏡7、陣列基座9、反射鏡8、防護罩10、波束轉換開關11構成，介質透鏡1一端面是半球或橢球2，另一端面是圓柱體3截面，微帶集成天線5是由雙面金屬層介質基片4生成，其正面至少由單個微帶貼片饋元或雙偶極振子或對數振子或螺旋振子為饋元，緊密粘置在介質透鏡1的圓柱體3截面為饋源，背面金屬層6接地，介質透鏡1的半球或橢球2端面為天線輻射面，介質透鏡1的圓柱體3部分長度可改變，天線陣列設成線陣或面陣，陣列基座9、反射鏡8呈圓錐形準光反射面，介質透鏡1固定在陣列基座9上，線陣或面陣物鏡7焦點對準介質透鏡1中心線，外置防護罩10，天線陣列由波束轉換開關11控制。

圖3，本實用新型毫米波準光集成介質透鏡天線輻射方向圖，縱坐標表示為天線相對功率增益(dB)，橫坐標表示為其介質透鏡天線波束方向性大小θ(°)，改變圓柱體長度可得到不同的增益和波束，如圖所示的天線增益、波束是一例典型值。由于橢球焦點較半球為遠，點源射線受其折射后平行輻射，容易獲得窄波束輻射的方向性。

圖4，本實用新型天線波束轉換開關電路，它是控制汽車防撞雷達收/發兩用準光集成介質透鏡天線陣列，按車輛行駛路面車道量在車體前、后方向設置左、中、右6個波束循環掃描，警戒主車道危險目標，預警左、右車道潛在危險目標，天線介質基片微帶集成天線雙偶極振子粘置在介質透鏡的圓柱體截面為饋源，用來作輻射源，模擬集成天線的無窮厚介質基片，消除表面波，改變圓柱體長度獲得準光輻射方向性，物鏡焦點對準介質透鏡半球面體中心軸線，高斯束輻射進一步得到窄波束高辨力的方向性。介質透鏡芯體表面所設置共形聚苯乙烯匹配層為1/4工作波長λ相匹配，以消除與空氣接觸界面產生的反射。