[發明專利]一種具有近場均勻波束的毫米波雙反射面天線

有效

• 申請號: 201410003859.8
• 申請日: 2014-01-06
• 公開（公告）號: CN103730735A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 徐剛;余川;屈勁;陳世韜;薛長江;施美友
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院應用電子學研究所
• 主分類號: H01Q13/02
• 分類號: H01Q13/02;H01Q19/18;H01Q15/14
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 卿誠;吳彥峰

技術領域

本發明涉及毫米波天線技術領域，具體是指一種具有近場均勻波束的毫米波雙反射面天線。

背景技術

基于大功率毫米波的主動拒止系統（ADS,?Active?Denial?System）是美國于20世紀90年代初提出的一種新型非致命人群驅散裝備，其基本原理是通過向目標人群輻射波長約3mm的大功率毫米波束，在數秒鐘內使人體皮膚產生難以忍受的灼熱疼痛并本能地逃離該區域，達到制止和驅散人群的目的。

目前國外已研制的大功率毫米波天線均采用聚焦輻射方式，使得在近場區的有效作用距離范圍較寬，然而這種方式產生的波束在作用區域內的功率密度變化非常劇烈，存在高于有效功率密度兩倍甚至更高的位置，如果目標人群位于這些功率密度過高的位置而不能及時逃離，將很可能造成嚴重灼傷；如果人群位于功率密度過低的位置，ADS系統的使用效能將大大降低，無法起到對目標的有效拒止作用。因此急需一種在近場具有均勻波束的大功率毫米波發射天線，在期望的距離范圍內產生功率密度和波束半徑基本一致的毫米波波束，這樣既可以擴展大功率毫米波輻射系統的有效作用范圍，又可以確保目標的人身安全。

發明內容

本發明的目的在于發明了一種可在天線近場的一定距離范圍內產生均勻筆狀波束的毫米波天線，通過對主、副反射面的曲面進行賦形設計，產生特殊的天線口面幅度和相位分布，從而在近場區域內的一定距離范圍內獲得波束功率密度和波束半徑均勻的筆狀波束，解決目前國際上主動拒止系統采用聚焦式毫米波天線時近場波束隨距離變化劇烈的不足。

本發明采用的技術方案為：一種具有近場均勻波束的毫米波雙反射面天線，包括基座、主反射面、副反射面和波紋喇叭饋源，所述波紋喇叭饋源固定在基座上，在波紋喇叭饋源的前方固定副反射面，在波紋喇叭饋源的后方固定主反射面；所述主反射面的中心區域為近似聚焦的橢球面型，主反射面靠近外邊緣區域為環狀凸凹組成的波紋起伏面型。

在上述技術方案中，所述波紋喇叭饋源經過副反射面、主反射面的兩次反射形成口面電場，所述口面電場的幅值為左右對稱的拋物線形分布，邊緣照射為0。

在上述技術方案中，所述口面電場的相位中心區域為倒拋物線形分布，邊緣部位為左右對稱的不規則振蕩。

綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是：通過改進雙反射面天線的主反射面，從饋源喇叭輻射出的毫米波波束經過副反射面和主反射面兩次反射后，形成所述的特殊口面相位分布，在近場1.2m~4.0m的距離范圍內產生了功率密度和波束半徑都十分均勻的筆狀波束，抖動小于10%，可廣泛應用于毫米波近程通信、毫米波成像和毫米波功率無線傳輸等領域。

附圖說明

本發明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是本發明工作原理示意圖；

圖3是本發明中天線的口面電場幅值徑向分布；

圖4是本發明中天線的口面電場相位徑向分布；

圖5是本發明天線在近場軸線上的功率密度分布。

其中：1是波紋喇叭饋源；2是副反射面；3是主反射面；4是天線口面；5是產生的均勻波束。

具體實施方式

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

如圖1?所示，本發明中的雙反射面天線，其主反射面所述主反射面的中心區域為近似聚焦的橢球面型，主反射面靠近外邊緣區域為環狀凸凹組成的波紋起伏面型。

如圖2所示，波紋喇叭饋源1輻射出的毫米波波束經過副反射面2反射到主反射面3上，主反射面3再次對波束進行反射，在主反射面3前形成所述的天線口面分布4，最后在近場形成波束功率密度和波束半徑都十分均勻的筆狀波束。

如圖3所示，主面反射的波束在天線口面4的電場幅值徑向分布，幅值為旋轉對稱的拋物線形分布，邊緣照射為0。

如圖4所示，主面反射的波束在天線口面4的電場相位徑向分布，相位中心區域為旋轉對稱的倒拋物線形分布，外邊緣部位為旋轉對稱的不規則波紋振蕩。

本發明并不局限于前述的具體實施方式。本發明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。?