[發明專利]基于共腔羅特曼透鏡的毫米波十字掃描多波束陣列天線

有效

• 申請號: 202210236223.2
• 申請日: 2022-03-11
• 公開（公告）號: CN114512824B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: 肖爍;班永靈;連繼偉
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01Q21/00
• 分類號: H01Q21/00;H01Q1/38
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 甘茂

本發明屬于陣列天線的技術領域，具體提供一種基于共腔羅特曼透鏡的毫米波十字掃描多波束陣列天線，采用共腔羅特曼透鏡的拓撲結構給毫米波十字掃描多波束陣列天線饋電，該拓撲結構由兩組子網絡正交組成，每組子網絡僅由饋源輪廓和內外陣列輪廓組成(不添加傳統羅特曼透鏡的虛端口)，兩組羅特曼透鏡正交放置并構成封閉的共用腔體(共腔羅特曼透鏡)，通過共腔羅特曼透鏡的約束設計保證兩組子網絡互不重疊、干擾，輸入端口可切換實現不同的指向角，輸出端口與輻射結構進行連接；本發明基于該共腔羅特曼透鏡所設計的多波束陣列天線能夠實現十字掃描饋電網絡與輻射結構的一體化設計，有效降低饋電網絡的設計復雜度和占用面積。

技術領域

本發明屬于陣列天線的技術領域，具體涉及由基片集成波導共腔羅特曼透鏡饋電的毫米波十字掃描多波束陣列天線，將用于十字掃描的兩組子饋電網絡集成化設計，有效降低饋電網絡的設計復雜度和占用面積。

背景技術

毫米波多波束陣列天線已在各大場景中得到了廣泛的應用，例如無線通信、雷達和成像。通常多波束陣列天線可以分為兩類：一維掃描和二維掃描，一維掃描多波束陣列天線的方向圖往往是圍繞方位角或者俯仰角進行掃描，而二維掃描則可以同時圍繞方位角和俯仰角進行掃描；其中，二維掃描有一種特殊應用場景，其掃描方向位于方位面和俯仰面兩個垂直面內，即為本發明中所述十字掃描。

文獻“On the mapping by a cross-correlation antenna system ofpartially coherent radio sources”利用十字掃描進行遠程亮溫分布測試；文獻“ZIROFFAndreas et al.Self-calibration of a 3-D-digital beamforming radar system forautomotive applications with installation behind automotive covers”中的三維數字波束成形雷達系統和文獻“TELLO Juan et al.Performance evaluation of a passivemillimeter-wave imager”中的毫米波成像系統都應用了十字掃描工作模式；但是，十字掃描在應用時往往是分解為兩組獨立工作的一維掃描進行設計，這是因為這兩組饋電網絡不容易實現一體化設計。如在文獻“TELLO Juan et al.Performance evaluation of apassive millimeter-wave imager”中，兩組反射器作為饋電網絡首先進行獨立設計并加工，隨后兩組一維掃描陣列天線以“T”字型組合起來，實際上為了提升系統的集成度。

由此可見，對于毫米波十字掃描陣列天線，兩組子陣列及其饋電網絡一體化集成設計是具有重要意義的；基于此，本發明提出一種基于共腔羅特曼透鏡的毫米波十字掃描多波束陣列天線，實現十字掃描饋電網絡與輻射結構的一體化設計。

發明內容

本發明的目的在于提出一種基于共腔羅特曼透鏡的毫米波十字掃描多波束陣列天線，將十字掃描的兩組子陣列天線的饋電網絡集成設計到同一天線結構上，有效降低了有效降低饋電網絡設計復雜度和面積。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

基于共腔羅特曼透鏡的毫米波十字掃描多波束陣列天線，其特征在于，所述毫米波十字掃描多波束陣列天線采用由下層貼片、中層介質板與上層貼片構成的羅特曼透鏡天線結構，所述毫米波十字掃描多波束陣列天線的拓撲結構由兩組完全相同的子網絡構成，每組子網絡由饋源輪廓、透鏡腔體、內陣列輪廓、波導傳輸線與外陣列輪廓(陣列天線)組成，兩組子網絡正交設置、并于透鏡腔體處構成封閉且共用的共腔羅特曼透鏡。

進一步的，所述共腔羅特曼透鏡的透鏡輪廓滿足約束方程：