[發明專利]一種實現邊射和端射功能的多層介質天線

有效

• 申請號: 201710902343.0
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107623184B
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 楊銳;閆詩義;高東興;師阿元;汪晶
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q13/08
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 韋全生;王品華

本發明提出一種實現邊射和端射功能的多層介質天線，旨在保證邊射方向上增益的同時，實現端射方向上電磁波校準。包括由邊射相位補償介質板和端射相位校準介質板組成的同心圓多層介質板和饋源；邊射相位補償介質板由圓形和多個圓環形介質板嵌套成；端射相位校準介質板是嵌套在邊射相位補償介質板最外層的圓環形結構，其內嵌有由多個介質塊組成的端射增益校準模塊，同心圓多層介質板的下表面印制有金屬平板，饋源包括矩形波導和微帶天線；矩形波導在邊射相位補償介質板的軸向焦點處；微帶天線在邊射相位補償介質板的徑向焦點處。在保證邊射方向上增益的同時，實現端射方向上電磁波校準，有多波束、結構小等特點，可用于衛星通信等無線通信領域。

技術領域

本發明屬于天線技術領域，涉及一種實現邊射和端射功能的多層介質天線，具體涉及一種實現端射透鏡天線和邊射反射面天線功能的多層介質天線，可應用于衛星通信等領域。

技術背景

端射天線是天線的能量從饋源處發射，沿著天線軸向方向朝向空間輻射的天線形式。而天線的能量從饋源處發射，垂直于天線軸向方向朝向空間輻射的天線形式稱之為邊射天線。所以兩者的最大輻射方向相互垂直，邊射天線和端射天線一般是作為獨立的系統存在。常見高增益端射天線和邊射天線為端射透鏡天線和邊射反射面天線，邊射反射面天線是通過將由饋源發出的寬角域波束聚集反射形成窄波束實現高增益的；例如申請公布號為CN103985969A，名稱為：“一種介質反射面天線的設計方法”的專利申請，公開了一種介質邊射反射面天線的設計方法，由一個饋源和多層平面介質板組成；陣面通過相位調制，將饋源發出的寬角域波束聚集反射形成高增益窄波束，有著體積小，重量輕，易加工，高增益的特點；端射透鏡天線是通過快捷地調節饋源發出的電磁波相位實現高增益的，例如授權公告號為CN201515017U，名稱為：“一種透鏡天線”的發明專利，提出了一種端射式的喇叭透鏡天線，利用喇叭輻射面上安裝平面透鏡，克服了原來弧面透鏡的弧度準確度難以實現的缺點，提高了天線的增益。

但是隨著衛星通信，移動通信的迅猛發展，人們對多功能天線的集成設計需求更加迫切。如果能將端射透鏡天線與邊射反射天線的反射面利用同一電磁設備替代，能夠很好地將兩個天線集成化，但是利用同一電磁設備實現邊射反射面天線和端射透鏡天線的統一設計難度在于不同方向上電磁波的校準，簡單的利用光線追跡難以得到適合于工程應用的統一解析設計。

發明內容

本發明目的在于針對上述技術存在的不足，提出了一種實現邊射和端射功能的多層介質天線，旨在保證邊射方向上增益的同時，實現端射方向上電磁波的校準。

本發明的技術思路是：利用介質板對入射波有相位補償校準功能，通過由圓形和多個圓環介質板嵌套成的邊射相位補償介質板，實現對反射波相位補償，得到邊射方向上高增益波束，在保證邊射方向上高增益的同時，通過在邊射相位補償介質板外嵌套端射相位校準介質板，實現在端射方向上對入射波波前校準，得到端射方向高增益波束，構建一種實現邊射和端射功能的多層介質天線。

根據上述技術思路，實現本發明目的采取的技術方案為：

一種實現邊射和端射功能的多層介質天線，包括同心圓多層介質板和饋源；所述同心圓多層介質板，由邊射相位補償介質板1和端射相位校準介質板2組成，其中邊射相位補償介質板1由位于圓心的圓形介質板和與該圓形介質板同心的多個圓環形介質板嵌套而成，且該邊射相位補償介質板1中各介質板的相對介電常數從圓心沿徑向方向依次遞減；所述端射相位校準介質板2采用圓環形結構，嵌套在邊射相位補償介質板1最外層，該端射相位校準介質板2含有至少一個缺口，缺口中嵌有由多個線性排布介質塊組成的端射增益校準模塊4；所述同心圓多層介質板的下表面印制有金屬平板3；所述饋源包括矩形波導6和至少一個微帶天線單元5，其中微帶天線單元5固定在同心圓多層介質板的徑向焦點位置，且其最大輻射方向對準端射增益校準模塊4中心，矩形波導6通過支架7固定在邊射相位補償介質板1的軸向焦點位置。

上述的實現邊射和端射功能的多層介質天線，所述同心圓多層介質板，其多個圓環形介質板的數量大于等于3，且各介質板高度和寬度均相同。