[發明專利]一種實現軸向定向波束和徑向多波束輻射的混合介質天線

有效

• 申請號: 201910368540.8
• 申請日: 2019-05-05
• 公開（公告）號: CN110148840B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 楊銳;朱小圣;閆詩義
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01Q15/14
• 分類號: H01Q15/14;H01Q19/10;H01Q9/30;H01Q1/50
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 陳宏社;王品華

1.一種實現軸向定向波束和徑向多波束輻射的混合介質天線，其特征在于：包括反射鏡，所述反射鏡由正方形混合介質板(1)和粘貼在該正方形混合介質板(1)下表面的金屬平板(2)組成；所述正方形混合介質板(1)包括位于中心的介質板(11)和與該介質板(11)拼接的由多個混合介質單元(12)組成的環狀陣列，所述介質板(11)的中心位置設置有第一圓柱形過孔(111)，所述正方形混合介質單元(12)由第二圓柱形過孔(121)和加載在其中的金屬絲線(122)組成，所述環狀陣列由m×m個周期性排布的混合介質單元(12)組成的面陣減去該面陣中心位置n×n個周期性排布的混合介質單元(12)構成，所述介質板(11)的板面尺寸與n×n個周期性排布的混合介質單元(12)占據的板面尺寸相等，該介質板(11)位于環狀陣列的環內，m-n≥2，n≥2；所述第一圓柱形過孔(111)的中心固定有單極子天線單元(3)；所述正方形混合介質板(1)上表面一側通過支架(4)固定有矩形波導(5)，且該矩形波導(5)輸出端口的幾何中心位于反射鏡的焦點位置；

所述第二圓柱形過孔(121)，其半徑R_i通過該第二圓柱形過孔(121)在正方形混合介質板(1)中所處的位置確定，具體計算公式為：

其中，f為反射鏡的焦距，c為真空之中光速，f為工作頻率，T為混合介質板的厚度，d為的第二圓柱形過孔軸線到正方形混合介質板中心法線的距離，b為混合介質單元的邊長，ε_r為混合介質單元使用介質的介電常數。

2.根據權利要求1所述的一種實現軸向定向波束和徑向多波束輻射的混合介質天線，其特征在于：所述介質板(11)的中心法線、矩形波導(5)腔體的軸線、所述第一圓柱形過孔(111)的軸線、以及所述單極子天線單元(3)的軸線，均與正方形混合介質板(1)的中心法線重合。

3.根據權利要求1所述的一種實現軸向定向波束和徑向多波束輻射的混合介質天線，其特征在于：所述第二圓柱形過孔(121)，其軸線與第一圓柱形過孔(111)的軸線平行。

4.根據權利要求1所述的一種實現軸向定向波束和徑向多波束輻射的混合介質天線，其特征在于：所述金屬絲線(122)，其橫截面的半徑為r_i，該金屬絲線(122)的軸線與其加載位置的第二圓柱形過孔(121)的軸線重合，r_i的計算公式為：

其中，ε_eff為混合介質單元徑向的等效介電常數，其數值接近0，c為真空之中光速，f為工作頻率，ε_r為混合介質單元使用介質的介電常數，R_i為金屬絲線加載位置的第二圓柱形過孔的半徑，b為混合介質單元的邊長，且r_i＜＜b。