[實(shí)用新型]一種應(yīng)用于S波段的龍伯透鏡天線

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202022702585.5
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN214254731U
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王宏慶;姚丹;戚澤超;張祖球
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇晨創(chuàng)科技有限公司
• 主分類號: H01Q1/52
• 分類號: H01Q1/52;H01Q13/02;H01Q19/06;H01Q21/20
• 代理公司: 洛陽公信知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 41120
• 代理人: 李現(xiàn)艷

本實(shí)用新型提供一種應(yīng)用于S波段的龍伯透鏡天線，包括介質(zhì)球和用于實(shí)現(xiàn)波束控制與掃描能力的饋源陣列，所述的饋源陣列沿介質(zhì)球的外圍均勻排列，介質(zhì)球采用分層結(jié)構(gòu)，每層結(jié)構(gòu)均為由聚苯乙烯和鈦酸銅鋇等高介電常數(shù)材料混合而成的具有不同介電常數(shù)的復(fù)合材料層；通過優(yōu)化介質(zhì)球每層結(jié)構(gòu)的介電常數(shù)與厚度，來調(diào)整介質(zhì)球?qū)︷佋搓嚵胁ㄊ膮R聚效果，本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)喇叭饋源在1.7GHz?2.7GHz兩個(gè)交叉極化端口駐波比均小于1.5，饋源端口之間的隔離度大于30dB。并且，加上介質(zhì)透鏡后，通過透鏡的波束寬度與饋源的波束寬度相比明顯變窄，因此，本實(shí)用新型有更高增益、更大工作帶寬以及更好多波束覆蓋能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于天線技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于S波段的龍伯透鏡天線。

背景技術(shù)

隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的快速發(fā)展，對地面站天線提出了很多新的更為嚴(yán)格的要求。例如需要寬頻帶、高增益、多波束以及寬掃描角的特性。此外，隨著數(shù)字衛(wèi)星直播業(yè)務(wù)的發(fā)展，使得一線多星的需求迫在眉睫。在傳統(tǒng)衛(wèi)星通信中多采用拋物面天線來制作地面站高增益天線，但隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的升級，尤其是在移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的“動(dòng)中通”技術(shù)方面，拋物面天線的缺點(diǎn)逐漸暴露出來，例如拋物面天線的焦點(diǎn)位置是唯一的，饋源位置的稍微變動(dòng)就會使得天線性能發(fā)生很大的變化。這就決定了每個(gè)拋物面天線只能與一顆衛(wèi)星進(jìn)行收發(fā)通信。在需要多顆衛(wèi)星通信的情況下，其就需要多個(gè)拋物面天線，占據(jù)空間很大，成本也會相應(yīng)提高。

龍伯透鏡的應(yīng)用之一為衛(wèi)星通信，由于良好的輻射特性，克服了拋物面天線的許多缺點(diǎn)，單個(gè)龍伯透鏡天線可以對多顆衛(wèi)星進(jìn)行通信，用于衛(wèi)星新聞轉(zhuǎn)播車、移動(dòng)式衛(wèi)星地面站等，目前在國外許多國家得到應(yīng)用。龍伯透鏡的應(yīng)用之二為無源反射器，用于電子干擾系統(tǒng)中，在龍伯球體表面加上特定面積的金屬面組成龍伯透鏡反射器，根據(jù)實(shí)際需求可設(shè)計(jì)單向和全向反射器。這種反射器具有較大散射截面和較寬散射寬度，散射截面比同尺寸角反射器理論上大30倍，主要用于安全導(dǎo)航的目標(biāo)識別、海上信標(biāo)、回波信號增強(qiáng)器、靶標(biāo)和電子干擾的假目標(biāo)等。龍伯透鏡還可應(yīng)用于其他方面，例如像汽車防撞系統(tǒng)中，其波束掃描速度快，無需移動(dòng)笨重的天線體，增加了掃描效率和速度，并且相對于相控陣天線而言，它的造價(jià)也更低。并且在近幾年，變形的柱形龍伯透鏡越來越受到學(xué)者關(guān)注，這種龍伯透鏡天線具有增益高，損耗小和毫米波頻段體積小等優(yōu)點(diǎn)，較為適合用于汽車防撞雷達(dá)系統(tǒng)中。

龍伯透鏡雖然理論上可以代替拋物面天線和相控陣天線，但實(shí)際工程應(yīng)用不是特別廣泛，主要原因是制造高性能龍伯透鏡難度大，介質(zhì)材料加工精度要求高。在實(shí)際應(yīng)用中小尺寸透鏡應(yīng)用意義不大,由于尺寸過小，無法使用多個(gè)饋源，使用大尺寸龍伯透鏡的困難在于體積相對大，從而導(dǎo)致球體重量過大和不易固定，特別是在空間有限的飛機(jī)，艦船中，這些問題大大限制了常規(guī)球形龍伯透鏡的應(yīng)用。近幾年，利用光學(xué)變換原理設(shè)計(jì)新的器件，可以改變天線的外形，滿足不同場合需求。

實(shí)用新型內(nèi)容

有鑒于此，本實(shí)用新型的目的是提供一種具有更高增益、更大工作帶寬、更好多波束覆蓋能力并能夠應(yīng)用于S波段的龍伯透鏡天線。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：一種應(yīng)用于S波段的龍伯透鏡天線，包括介質(zhì)球和用于實(shí)現(xiàn)波束控制與掃描能力的饋源陣列，所述的饋源陣列沿介質(zhì)球的外圍均勻排列，介質(zhì)球采用分層結(jié)構(gòu)，每層結(jié)構(gòu)均為由聚苯乙烯和鈦酸銅鋇等高介電常數(shù)材料混合而成的具有不同介電常數(shù)的復(fù)合材料層；

所述饋源陣列由N組沿介質(zhì)球的外圍均勻分布的喇叭饋源組成，每一組喇叭饋源均包括方形波導(dǎo)、方形喇叭以及安裝在方形波導(dǎo)上并相互垂直的兩個(gè)同軸饋電端口，方形波導(dǎo)和方形喇叭的內(nèi)腔相連通，方形波導(dǎo)與方形喇叭兩者的內(nèi)部共同設(shè)置有四個(gè)脊結(jié)構(gòu)，兩個(gè)同軸饋電端口的內(nèi)芯分別延伸至方形波導(dǎo)內(nèi)并與對應(yīng)的脊結(jié)構(gòu)相連接，通過控制饋源陣列與介質(zhì)球的間距，可以改善系統(tǒng)增益；通過控制喇叭饋源間的角度，可以調(diào)節(jié)系統(tǒng)波束的覆蓋范圍。

進(jìn)一步的，所述的四個(gè)脊結(jié)構(gòu)分別設(shè)置在方形波導(dǎo)和方形喇叭的四個(gè)內(nèi)側(cè)壁上，每兩個(gè)脊結(jié)構(gòu)分布在一個(gè)平面內(nèi)，且兩個(gè)平面間相互垂直。