多波束介質柱透鏡天線制造技術

本發明專利技術公開了一種多波束介質柱透鏡天線。它包括介質柱透鏡、金屬平板波導、天線部分和饋源部分，金屬平板波導設有上下兩個金屬平板，天線部分包括處于中間的介質基板、介質基板一側的貼片天線陣列和介質基板另一側的耦合縫隙陣列，貼片天線陣列是8個矩形貼片并行構成，饋源部分包括處于中間的介質基板、介質基板內側面的耦合縫隙陣列和介質基板外側面的L型微帶饋線陣列，饋源部分的耦合縫隙陣列與天線部分的耦合縫隙陣列形狀相同并貼合，L型微帶饋線陣列是由8路L型微帶饋線構成，L型微帶饋線陣列的一路L型微帶饋線均與耦合縫隙陣列的一個矩形開槽相對應。本發明專利技術具有結構簡單、加工容易、重量輕、掃描范圍大、成本低等特點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及透鏡天線，尤其涉及一種多波束介質柱透鏡天線。
技術介紹
隨著微波技術的飛速發展，通信在軍事和民用中的核心支撐作用越來越明顯，而現在天線成了制約通信發展的最重要一環。無論是軍用還是民用，信息都是重要的組成部分，保持隨時隨地通信通暢，成了必要的要求。透鏡天線是最常用的微波天線之一，和反射面天線相比，透鏡無遮擋且可較方便地實現掃描，而且容易做到較大角度范圍的掃描和足夠的增益平坦性。在多模共口徑天線和多波束天線應用中，透鏡更具優勢。天線實現多波束形成的類型有相控陣天線和多波束天線兩種。國內一般采用相控陣天線，對多波束天線的研制還不多。多波束天線利用同一天線口徑形成多個獨立且相互重疊的窄波束，雖然其調零分辨率不及相控陣天線，但它可以實現波束的最佳空域覆蓋，而相控陣需要大量集成移相器、功分器或定向耦合器，實現起來非常復雜。在現有的可檢索的專利中，都有各自無法彌補的缺陷。例如，ZL專利號為97104401.5名為改進介質透鏡減少內反射波干擾的透鏡天線的專利文件，公開了一種一面為平面，另一面為旋轉雙曲面的透鏡天線，該透鏡天線的實現難度在于旋轉雙曲面。授權公告號為CN101098050B名為無線電波透鏡天線裝置的專利文件，以及申請號為200480008809.3同樣名為無線電波透鏡天線裝置的專利文件，都采用了球形龍伯透鏡，但是體積問題以及加工精度是不可忽視的問題。申請公告號位CN101699659A名為一種透鏡天線的專利文件，以及公開號為CN101587990A名為基于人工電磁材料的寬帶圓柱形透鏡天線，都采用了圓柱形透鏡天線，但是他們的透鏡材料為人工合成，加工異常復雜，成本較高。
技術實現思路
本專利技術的目的是克服上述已有技術的不足，提供一種多波束介質柱透鏡天線。一種多波束介質柱透鏡天線包括介質柱透鏡、金屬平板波導、天線部分和饋源部分；介質柱透鏡包括矩形介質和半圓形介質，矩形介質的寬度等于半圓形介質的直徑，矩形介質與半圓形介質的高度相等，金屬平板波導設有上下兩個金屬平板，金屬平板波導的金屬平板與介質柱透鏡的形狀相同，天線部分包括處于中間的介質基板、介質基板一側的貼片天線陣列和介質基板另一側的耦合縫隙陣列，貼片天線陣列是8個矩形貼片并行構成，耦合縫隙陣列是在金屬貼層上與貼片天線陣列中的8個矩形貼片一一對應的8個矩形開槽，饋源部分包括處于中間的介質基板、介質基板內側面的耦合縫隙陣列和介質基板外側面的L型微帶饋線陣列，饋源部分的耦合縫隙陣列與天線部分的耦合縫隙陣列形狀相同并貼合，L型微帶饋線陣列是由8路L型微帶饋線構成，L型微帶饋線陣列的一路L型微帶饋線均與耦合縫隙陣列的一個矩形開槽相對應。-->另一種多波束介質柱透鏡天線包括介質柱透鏡、金屬平板波導、天線部分、饋源部分和喇叭口；介質柱透鏡包括矩形介質和半圓形介質，矩形介質的寬度的直徑等于半圓形介質，矩形介質與半圓形介質的高度相等，金屬平板波導設有上下兩個金屬平板，金屬平板波導的金屬平板與介質柱透鏡的形狀相同，喇叭口的一端接金屬平板波導，喇叭口的另一端向外張開，喇叭口的上下金屬板均為半圓環，天線部分包括處于中間的介質基板、介質基板一側的貼片天線陣列和介質基板另一側的耦合縫隙陣列，貼片天線陣列是8個矩形貼片并行構成，耦合縫隙陣列是在金屬貼層上與貼片天線陣列中的8個矩形貼片一一對應的8個矩形開槽，饋源部分包括處于中間的介質基板、介質基板內側面的耦合縫隙陣列和介質基板外側面的L型微帶饋線陣列，饋源部分的耦合縫隙陣列與天線部分的耦合縫隙陣列形狀相同并貼合，L型微帶饋線陣列是由8路L型微帶饋線構成，L型微帶饋線陣列的一路L型微帶饋線均與耦合縫隙陣列的一個矩形開槽相對應。所述的介質柱透鏡的材料為：聚苯乙烯，介質基板的材料為：RT/Duroid?5880或者RT/Duroid?5870。所述的介質柱透鏡的厚度在半波長到一個波長之間。本專利技術與現有技術相比，具有的有益效果是：首先，口徑效率高，旁瓣和后瓣較低，它的波束寬度在水平面和俯仰面上可以分別做到很窄和很寬，定向性好，增益高，掃描范圍大。其次，結構簡單小巧，無精密曲線，僅為簡單常見結構的幾何疊加，故利于加工。再次，所用材料均為常見材料，如金屬、聚苯乙烯，故成本低，卻能帶來高的性能，性價比極高。本專利技術可用于需要掃描范圍大的情況，例如77GHz的汽車防撞雷達中，也可用于工作條件多變較差的情況，如軍用設備以及衛星通信中。附圖說明圖1是一種多波束介質柱透鏡天線的結構示意圖；圖2是圖1橫截面剖的俯視圖；圖3是圖1中一個饋電和天線單元的正視圖；圖4是另一種多波束介質柱透鏡天線的結構示意圖；圖5是圖4的側視圖；圖6是圖4的正視圖；圖7是圖4的俯視圖。具體實施方式如圖1、2所示，一種多波束介質柱透鏡天線包括介質柱透鏡1、金屬平板波導2、天線部分3和饋源部分4；介質柱透鏡1包括矩形介質11和半圓形介質12，矩形介質11的寬度等于半圓形介質12的直徑，矩形介質11與半圓形介質12的高度相等，金屬平板波導2設有上下兩個金屬平板，金屬平板波導2的金屬平板與介質柱透鏡1的形狀相同，天線部分3包括處于中間的介質基板31、介質基板31一側的貼片天線陣列32和介質基板31另一側的耦合縫隙陣列33，貼片天線陣列32是8個矩形貼片并行構成，耦合縫隙陣列33是在金屬貼層上與貼片天線陣列32中的8個矩形貼片一一對應的8個矩形開槽，饋源部分4包括處于中間的介質基板41、介質基板41內側面的耦合縫隙陣列42和介質基板41外側面的L型微帶饋線陣列43，饋源部分4的耦合縫隙陣列42與天線部分3的耦合縫隙陣列33形狀-->相同并貼合，L型微帶饋線陣列43是由8路L型微帶饋線構成，L型微帶饋線陣列43的一路L型微帶饋線均與耦合縫隙陣列42的一個矩形開槽相對應。如圖3所示，饋電可以由金屬平板波導2的下層金屬平板上的SMA頭饋入微帶饋線陣列43，通過耦合縫隙陣列42的縫隙耦合到貼片天線陣列32上，貼片天線陣列32就是介質柱透鏡1的饋源天線。所述的多波束介質柱透鏡天線中介質柱透鏡1和介質基板31的材料的相對介電常數相近，這樣就可以減小表面波的影響。典型的例如透鏡材料可以選取聚苯乙烯???????????????????????????????????????????????，而介質基板31的材料可以選取RT/Duroid?5880，或者RT/Duroid?5870。所述的多波束介質柱透鏡天線，其特征在于所述的介質柱透鏡1的厚度在半波長到一個波長之間。這樣可以減小平行板波導帶來的導體損耗。如圖4、5、6、7所示，另一種多波束介質柱透鏡天線包括介質柱透鏡1、金屬平板波導2、天線部分3、饋源部分4和喇叭口5；介質柱透鏡1包括矩形介質11和半圓形介質12，矩形介質11的寬度的直徑等于半圓形介質12，矩形介質11與半圓形介質12的高度相等，金屬平板波導2設有上下兩個金屬平板，金屬平板波導2的金屬平板與介質柱透鏡1的形狀相同，喇叭口5的一端接金屬平板波導2，喇叭口5的另一端向外張開，喇叭口5的上下金屬板均為半圓環，天線部分3包括處于中間的介質基板31、介質基板31一側的貼片天線陣列32和介質基板31另一側的耦合縫隙陣列33，貼片天線陣列32是8個矩形貼片并行構成，耦合縫隙陣列33是本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種多波束介質柱透鏡天線，其特征在于包括介質柱透鏡（１）、金屬平板波導（２）、天線部分（３）和饋源部分（４）；介質柱透鏡（１）包括矩形介質（１１）和半圓形介質（１２），矩形介質（１１）的寬度等于半圓形介質（１２）的直徑，矩形介質（１１）與半圓形介質（１２）的高度相等，金屬平板波導（２）設有上下兩個金屬平板，金屬平板波導（２）的金屬平板與介質柱透鏡（１）的形狀相同，天線部分（３）包括處于中間的介質基板（３１）、介質基板（３１）一側的貼片天線陣列（３２）和介質基板（３１）另一側的耦合縫隙陣列（３３），貼片天線陣列（３２）是８個矩形貼片并行構成，耦合縫隙陣列（３３）是在金屬貼層上與貼片天線陣列（３２）中的８個矩形貼片一一對應的８個矩形開槽，饋源部分（４）包括處于中間的介質基板（４１）、介質基板（４１）內側面的耦合縫隙陣列（４２）和介質基板（４１）外側面的Ｌ型微帶饋線陣列（４３），饋源部分（４）的耦合縫隙陣列（４２）與天線部分（３）的耦合縫隙陣列（３３）形狀相同并貼合，Ｌ型微帶饋線陣列（４３）是由８路Ｌ型微帶饋線構成，Ｌ型微帶饋線陣列（４３）的一路Ｌ型微帶饋線均與耦合縫隙陣列（４２）的一個矩形開槽相對應。...

【技術特征摘要】
1.一種多波束介質柱透鏡天線，其特征在于包括介質柱透鏡（1）、金屬平板波導（2）、天線部分（3）和饋源部分（4）；介質柱透鏡（1）包括矩形介質（11）和半圓形介質（12），矩形介質（11）的寬度等于半圓形介質（12）的直徑，矩形介質（11）與半圓形介質（12）的高度相等，金屬平板波導（2）設有上下兩個金屬平板，金屬平板波導（2）的金屬平板與介質柱透鏡（1）的形狀相同，天線部分（3）包括處于中間的介質基板（31）、介質基板（31）一側的貼片天線陣列（32）和介質基板（31）另一側的耦合縫隙陣列（33），貼片天線陣列（32）是8個矩形貼片并行構成，耦合縫隙陣列（33）是在金屬貼層上與貼片天線陣列（32）中的8個矩形貼片一一對應的8個矩形開槽，饋源部分（4）包括處于中間的介質基板（41）、介質基板（41）內側面的耦合縫隙陣列（42）和介質基板（41）外側面的L型微帶饋線陣列（43），饋源部分（4）的耦合縫隙陣列（42）與天線部分（3）的耦合縫隙陣列（33）形狀相同并貼合，L型微帶饋線陣列（43）是由8路L型微帶饋線構成，L型微帶饋線陣列（43）的一路L型微帶饋線均與耦合縫隙陣列（42）的一個矩形開槽相對應。2.根據權利要求1所述的多波束介質柱透鏡天線，其特征在于所述的介質柱透鏡（1）的材料為：聚苯乙烯，介質基板（31）的材料為：RT/Duroid?5880或者RT/Duroid?5870。3.根據權利要求1所述的多波束介質柱透鏡天線，其特征在于所述的介質柱透鏡（1）的厚度在半波長到一個波長之間。4.一種多波束介質柱透鏡天線，其特征在于包括介質柱透鏡（1）...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳錫東，楊楠，朱道虹，王中元，吳慧嫻，周金芳，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：86