[發明專利]柱形龍伯透鏡的制造方法和龍伯透鏡天線

在審

• 申請號: 202011640948.5
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112848308A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 蘇道一
• 申請（專利權）人: 廣東曼克維通信科技有限公司
• 主分類號: B29C64/386
• 分類號: B29C64/386;B29C64/393;B33Y10/00;B33Y50/00;B33Y50/02;B33Y80/00;H01Q15/02;H01Q19/06
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 樊倩

本發明涉及一種柱形龍伯透鏡的制造方法和龍伯透鏡天線，方法用于制造柱形龍伯透鏡，該柱形龍波透鏡包括沿徑向方向由內至外依次設置的若干層環形透鏡；方法包括：獲取各環形透鏡的初始半徑和初始厚度，并分別確定各環形透鏡的目標半徑和目標厚度；目標半徑和目標厚度為初始半徑和初始厚度經歸一化處理得到；基于各初始半徑和各初始厚度，確定各環形透鏡的介電常數值；根據各介電常數值、各目標半徑和各目標厚度，向3D打印機傳輸打印指令；打印指令用于指示3D打印機打印柱形龍伯透鏡。本申請可通過3D打印的方法制造低剖面的柱狀龍伯透鏡，提供了簡明可行的變形龍伯透鏡制造方法，進而降低龍伯透鏡的制造難度。

技術領域

本發明涉及通信技術領域，特別是涉及柱形龍伯透鏡的制造方法和龍伯透鏡天線。

背景技術

隨著射頻技術、電磁場與電磁波理論的告訴發展，無線電設備已經在人類社會中發揮了重大作用。其中，天線作為無線電系統中電磁波的發送端和接收端，其性能的優劣將對無線電系統的整體性能產生決定性影響。隨著射頻技術向超高頻和極高頻拓展，以及頻譜資源的開發使用，毫米波展現出巨大的優勢和應用場景。其中，毫米波的工作波長介于微波和遠紅外波相交疊的波長范圍內，其頻率范圍為30GHz至300GHz，因而同時兼具兩種波的特點。目前，毫米波的應用范圍有無線通信、衛星通信、雷達系統、射頻識別、電磁干擾等，并且在5G通信和民用汽車防撞雷達等方面具有突出優勢。

而龍伯透鏡引起優良的寬帶特性、快速波束切換能力、寬角度掃描能力、波束聚焦能力和高速數傳能力，在毫米波頻率范圍內展現出絕對的優勢，因此可廣泛應用于上述多個領域中。然而，發明人發現，傳統的龍伯透鏡存在制備過程復雜的問題。

發明內容

基于此，有必要針對傳統技術中存在的制造過程復雜的問題，提供一種簡明可行的柱形龍伯透鏡的制造方法和龍伯透鏡天線。

為實現上述目的，一方面，本申請實施例提供了一種柱形龍伯透鏡的制造方法，該方法用于制造柱形龍伯透鏡，柱形龍伯透鏡包括沿徑向方向由內至外依次設置的若干層環形透鏡。該方法包括：獲取各環形透鏡的初始半徑和初始厚度，并分別確定各環形透鏡的目標半徑和目標厚度；其中，目標半徑和目標厚度為初始半徑和初始厚度經歸一化處理得到；基于各初始半徑和各初始厚度，確定各環形透鏡的介電常數值；根據各介電常數值、各目標半徑和各目標厚度，向3D打印機傳輸打印指令；其中，打印指令用于指示3D打印機打印柱形龍伯透鏡。

在其中一個實施例中，基于各初始半徑和初始厚度，確定各環形透鏡的介電常數值的步驟，包括：采用準保角變換理論和麥克斯韋方程分別處理各初始半徑和各初始厚度，得到柱形龍伯透鏡的相對介電常數分布函數；根據相對介電常數分布函數，確定各環形透鏡的介電常數值；其中，相鄰兩層環形透鏡的介電常數值之比為定值。

在其中一個實施例中，分別確定各環形透鏡的目標半徑和目標厚度的步驟，包括：

根據本層環形透鏡對應的初始半徑確定本層環形透鏡的半徑取值區間，并根據本層環形透鏡對應的初始厚度確定本層環形透鏡的厚度取值區間；采用格林函數和電磁場疊加算法處理半徑取值區間和厚度取值區間，得到本層環形透鏡的歸一化外側半徑；根據歸一化外側半徑分別確定本層環形透鏡的目標半徑和目標厚度。

在其中一個實施例中，獲取各環形透鏡的初始半徑和初始厚度的步驟，包括：采用變換光學理論對理想龍伯透鏡的天線參數進行變形，得到初始半徑和初始厚度。

在其中一個實施例中，打印指令用于指示3D打印機通過多次單層打印制造柱形龍伯透鏡。

另一方面，本申請實施例提供了一種龍伯透鏡天線，包括柱形龍伯透鏡。該柱形龍伯透鏡包括徑向方向由內至外依次設置的若干層環形透鏡，且采用上述的制造方法進行制備。

在其中一個實施例中，各環形透鏡的介電常數值互不相同且由內至外依次遞減，相鄰兩層環形透鏡的介電常數值之比為定值。