[發明專利]雙極化圓錐介質饋源對稱介質填充柱透鏡天線

在審

• 申請號: 201510968537.1
• 申請日: 2015-12-22
• 公開（公告）號: CN105552572A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 吳錫東;楊帆
• 申請（專利權）人: 吳錫東
• 主分類號: H01Q19/06
• 分類號: H01Q19/06;H01Q21/00;H01Q1/50
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

技術領域

本發明涉及天線，尤其涉及一種雙極化圓錐介質饋源對稱介質填充柱透鏡天線。

背景技術

介質透鏡天線被廣泛應用于衛星通信、雷達探測以及電子對抗等領域。介質透鏡技術包 括了薄透鏡、球透鏡以及柱透鏡天線等，這些透鏡天線最大的特點是結構簡單、掃描范圍寬， 可以實現低損耗的寬帶工作。2001年由多倫多大學和密歇根大學共同研制的均勻球透鏡天線， 第一次在77GHz實現覆蓋范圍寬達180°的多波束掃描。該球面透鏡天線由33個漸變槽天線 組成的水平面半圓陣列進行饋電，每個單元產生的3dB波束寬度為5.5°，這樣能覆蓋33×5.5 ＝181.5°的水平掃描范圍。該饋電陣列可以很方便地印刷在同一個平面介質基片上，并放置于 球面透鏡的赤道平面上，由于球面透鏡的自對稱性，每個饋電單元產生的掃描波束幾乎一致， 這使得球面透鏡的掃描角度非常寬，可以很方便地達到180度掃描。由于球透鏡天線在加工 制作、系統固定等方面存在一些實際困難，這時可以采用更為簡單的柱面透鏡天線來實現多 波束掃描。柱面透鏡天線產生的方向圖為扇形波束，它在水平面內可以實現窄波束掃描，而 在垂直面內則產生較寬的波束。龍伯(Luneberg)透鏡由R.K.Luneberg于1944提出，一提出 就引起了學術界的強烈反響。此后基于龍伯透鏡的透鏡天線相繼被提出，這些天線性能優良， 口徑效率可以做得很高。同時由于龍伯透鏡天線的球對稱特性，可應用于航天通信、衛星跟 蹤等領域。申請號為200710140739.2，名稱為一種無線電波透鏡天線裝置的專利，公開了一 種透鏡天線，該天線由半球介質龍伯透鏡和反射板和支持器支撐的設在透鏡焦點部的天線元 件組成。申請號為200580009846.0，名稱為龍伯透鏡天線裝置的專利，公開了一種透鏡天線， 該天線包括，半球形龍伯透鏡，天線固定裝配架，無線電波反射器以及其他固定裝置。申請 號為201110026407.8，名稱為部分介質對稱填充柱透鏡天線的專利，公開了一種透鏡天線， 該天線包括金屬圓盤形平行板波導，兩個介質，饋源天線，弧形金屬支撐板。申請號為 201110026408.2，名稱為部分介質非對稱填充柱透鏡天線的專利，公開了一種透鏡天線，該 天線包括金屬圓盤形平行板波導，介質，饋源天線，弧形金屬支撐板。上述透鏡天線只能實 現單一極化，且俯仰面掃描范圍有限。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種雙極化圓錐介質饋源對稱介質填充柱透 鏡天線。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種水平極化圓錐介質饋源對稱介質填充柱透鏡天線，包括金屬圓盤形平行板波導、兩 個介質、一個或多個水平極化圓錐介質天線；金屬圓盤形平行板波導由上下兩個金屬圓盤構 成，兩個介質結構相同，一表面為平面，分別與金屬圓盤形平行板波導的上下兩個金屬圓盤 緊貼，另一表面為弧形面，金屬圓盤形平行板波導的上下兩個金屬圓盤間的腔體和介質共同 組成雙極化對稱介質填充柱透鏡；水平極化圓錐介質天線包括介質基片、金屬薄片、矩形金 屬箱和圓錐形介質，金屬箱的正面開有圓柱形空腔；圓錐形介質由兩個共底同軸的圓錐一體 形成，其中一個圓錐伸入圓柱形空腔內，圓錐的底面直徑與圓柱形空腔直徑相等；金屬箱的 一側面靠近圓柱形空腔底部開有一沿圓柱形空腔中軸線方向的矩形縫隙，在該側面外表面固 定介質基片；介質基片的外表面固定矩形金屬薄片，金屬薄片與矩形縫隙垂直；一個或多個 水平極化圓錐介質天線固定在金屬圓盤形平行板波導的邊緣處，介質基片與金屬圓盤形平行 板波導的金屬圓盤垂直。

所述的雙極化對稱介質填充柱透鏡的折射率變化符合廣義龍伯定律其中R為雙極化對稱介質填充柱透鏡的半徑，r為雙極化對稱介質填充柱透鏡上任一點到圓心的距離，n為雙極化對稱介質填充柱透鏡的折射率，n₀和δ為可變參數。

一種水平極化圓錐介質饋源對稱介質填充柱透鏡天線陣列，由多個上述水平極化圓錐介 質饋源對稱介質填充柱透鏡天線上下堆疊組成。