雙極化圓錐介質(zhì)饋源非對稱介質(zhì)填充柱透鏡天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及天線，尤其設(shè)及一種雙極化圓錐介質(zhì)饋源非對稱介質(zhì)填充柱透鏡天 線。
【背景技術(shù)】
[0002] 介質(zhì)透鏡天線被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信、雷達探測W及電子對抗等領(lǐng)域。介質(zhì)透鏡 技術(shù)包括了薄透鏡、球透鏡W及柱透鏡天線等，運些透鏡天線最大的特點是結(jié)構(gòu)簡單、掃描 范圍寬，可W實現(xiàn)低損耗的寬帶工作。2001年由多倫多大學(xué)和密歇根大學(xué)共同研制的均勻 球透鏡天線，第一次在77GHz實現(xiàn)覆蓋范圍寬達180°的多波束掃描。該球面透鏡天線由33個 漸變槽天線組成的水平面半圓陣列進行饋電，每個單元產(chǎn)生的3地波束寬度為5.5%運樣能 覆蓋33X5.5 = 181.5°的水平掃描范圍。該饋電陣列可W很方便地印刷在同一個平面介質(zhì) 基片上，并放置于球面透鏡的赤道平面上，由于球面透鏡的自對稱性，每個饋電單元產(chǎn)生的 掃描波束幾乎一致，運使得球面透鏡的掃描角度非常寬，可W很方便地達到180度掃描。由 于球透鏡天線在加工制作、系統(tǒng)固定等方面存在一些實際困難，運時可W采用更為簡單的 柱面透鏡天線來實現(xiàn)多波束掃描。柱面透鏡天線產(chǎn)生的方向圖為扇形波束，它在水平面內(nèi) 可W實現(xiàn)窄波束掃描，而在垂直面內(nèi)則產(chǎn)生較寬的波束。龍伯化uneberg)透鏡由 R.K丄uneberg于1944提出，一提出就引起了學(xué)術(shù)界的強烈反響。此后基于龍伯透鏡的透鏡 天線相繼被提出，運些天線性能優(yōu)良，口徑效率可W做得很高。同時由于龍伯透鏡天線的球 對稱特性，可應(yīng)用于航天通信、衛(wèi)星跟蹤等領(lǐng)域。申請?zhí)枮?00710140739.2,名稱為一種無 線電波透鏡天線裝置的專利，公開了一種透鏡天線，該天線由半球介質(zhì)龍伯透鏡和反射板 和支持器支撐的設(shè)在透鏡焦點部的天線元件組成。申請?zhí)枮?00580009846.0，名稱為龍伯 透鏡天線裝置的專利，公開了 一種透鏡天線，該天線包括，半球形龍伯透鏡，天線固定裝配 架，無線電波反射器W及其他固定裝置。申請?zhí)枮?01110026407.8,名稱為部分介質(zhì)對稱填 充柱透鏡天線的專利，公開了一種透鏡天線，該天線包括金屬圓盤形平行板波導(dǎo)，兩個介 質(zhì)，饋源天線，弧形金屬支撐板。申請?zhí)枮?01110026408.2，名稱為部分介質(zhì)非對稱填充柱 透鏡天線的專利，公開了一種透鏡天線，該天線包括金屬圓盤形平行板波導(dǎo)，介質(zhì)，饋源天 線，弧形金屬支撐板。上述透鏡天線只能實現(xiàn)單一極化，且俯仰面掃描范圍有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種雙極化圓錐介質(zhì)饋源非對稱介質(zhì) 填充柱透鏡天線。
[0004]本發(fā)明的目的是通過W下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：
[0005] -種水平極化圓錐介質(zhì)饋源非對稱介質(zhì)填充柱透鏡天線，包括金屬圓盤形平行板 波導(dǎo)、介質(zhì)、一個或多個水平極化圓錐介質(zhì)天線;金屬圓盤形平行板波導(dǎo)由上下兩個金屬圓 盤構(gòu)成，介質(zhì)的上表面為弧形面，下表面與金屬圓盤形平行板波導(dǎo)的下圓盤緊貼，金屬圓盤 形平行板波導(dǎo)的上下兩個金屬圓盤間的腔體和介質(zhì)共同組成雙極化非對稱介質(zhì)填充柱透 鏡;水平極化圓錐介質(zhì)天線包括介質(zhì)基片、金屬薄片、矩形金屬箱和圓錐形介質(zhì)，金屬箱的 正面開有圓柱形空腔；圓錐形介質(zhì)由兩個共底同軸的圓錐一體形成，其中一個圓錐伸入圓 柱形空腔內(nèi)，圓錐的底面直徑與圓柱形空腔直徑相等;金屬箱的一側(cè)面靠近圓柱形空腔底 部開有一沿圓柱形空腔中軸線方向的矩形縫隙，在該側(cè)面外表面固定介質(zhì)基片;介質(zhì)基片 的外表面固定矩形金屬薄片，金屬薄片與矩形縫隙垂直;一個或多個水平極化圓錐介質(zhì)天 線固定在金屬圓盤形平行板波導(dǎo)的邊緣處，介質(zhì)基片與金屬圓盤形平行板波導(dǎo)的金屬圓盤 垂直。
[0006] 所述的雙極化非對稱介質(zhì)填充柱透鏡的折射率變化符合廣義龍伯定律 n二rV/2-5(r/巧其中R為雙極化非對稱介質(zhì)填充柱透鏡的半徑，r為雙極化非對稱介 質(zhì)填充柱透鏡上任一點到圓屯、的距離，n為雙極化非對稱介質(zhì)填充柱透鏡的折射率，no和5 為可變參數(shù)。
[0007] -種水平極化圓錐介質(zhì)饋源非對稱介質(zhì)填充柱透鏡天線陣列，由多個上述水平極 化圓錐介質(zhì)饋源非對稱介質(zhì)填充柱透鏡天線上下堆疊組成。
[000引一種垂直極化圓錐介質(zhì)饋源非對稱介質(zhì)填充柱透鏡天線，包括金屬圓盤形平行板 波導(dǎo)、介質(zhì)、一個或多個垂直極化圓錐介質(zhì)天線;金屬圓盤形平行板波導(dǎo)由上下兩個金屬圓 盤構(gòu)成，介質(zhì)的上表面為弧形面，下表面與金屬圓盤形平行板波導(dǎo)的下圓盤緊貼，金屬圓盤 形平行板波導(dǎo)的上下兩個金屬圓盤間的腔體和介質(zhì)共同組成雙極化非對稱介質(zhì)填充柱透 鏡;垂直極化圓錐介質(zhì)天線包括介質(zhì)基片、金屬薄片、矩形金屬箱和圓錐形介質(zhì)，金屬箱的 正面開有圓柱形空腔；圓錐形介質(zhì)由兩個共底同軸的圓錐一體形成，其中一個圓錐伸入圓 柱形空腔內(nèi)，圓錐的底面直徑與圓柱形空腔直徑相等;金屬箱的一側(cè)面靠近圓柱形空腔底 部開有一沿圓柱形空腔中軸線方向的矩形縫隙，在該側(cè)面外表面固定介質(zhì)基片;介質(zhì)基片 的外表面固定矩形金屬薄片，金屬薄片與矩形縫隙垂直;一個或多個垂直極化圓錐介質(zhì)天 線固定在金屬圓盤形平行板波導(dǎo)的邊緣處，介質(zhì)基片與金屬圓盤形平行板波導(dǎo)的金屬圓盤 平行。
[0009] 所述的雙極化非對稱介質(zhì)填充柱透鏡的折射率變化符合廣義龍伯定律 n二- 6護/巧2，其中R為雙極化非對稱介質(zhì)填充柱透鏡的半徑，r為雙極化非對稱介 質(zhì)填充柱透鏡上任一點到圓屯、的距離，n為雙極化非對稱介質(zhì)填充柱透鏡的折射率，no和5 為可變參數(shù)。
[0010] -種垂直極化圓錐介質(zhì)饋源非對稱介質(zhì)填充柱透鏡天線陣列，由多個上述垂直極 化圓錐介質(zhì)饋源非對稱介質(zhì)填充柱透鏡天線上下堆疊組成。
[0011] -種雙極化圓錐介質(zhì)饋源非對稱介質(zhì)填充柱透鏡天線，包括金屬圓盤形平行板波 導(dǎo)、介質(zhì)、一個或多個雙極化圓錐介質(zhì)天線;金屬圓盤形平行板波導(dǎo)由上下兩個金屬圓盤構(gòu) 成，介質(zhì)的上表面為弧形面，下表面與金屬圓盤形平行板波導(dǎo)的下圓盤緊貼，金屬圓盤形平 行板波導(dǎo)的上下兩個金屬圓盤間的腔體和介質(zhì)共同組成雙極化非對稱介質(zhì)填充柱透鏡;雙 極化圓錐介質(zhì)天線包括介質(zhì)基片、金屬薄片、矩形金屬箱和圓錐形介質(zhì);金屬箱的正面開有 圓柱形空腔；圓錐形介質(zhì)由兩個共底同軸的圓錐一體形成，其中一個圓錐伸入圓柱形空腔 內(nèi)，圓錐的底面直徑與圓柱形空腔直徑相等;金屬箱的兩個相鄰側(cè)面靠近圓柱形空腔底部 分別開有一沿圓柱形空腔中軸線方向的矩形縫隙，在矩形縫隙所在側(cè)面的外表面固定介質(zhì) 基片;介質(zhì)基片的外表面固定矩形金屬薄片，金屬薄片與矩形縫隙垂直;一個或多個雙極化 圓錐介質(zhì)天線固定在金屬圓盤形平行板波導(dǎo)的邊緣處。
[0012] 所述的雙極化非對稱介質(zhì)填充柱透鏡的折射率變化符合廣義龍伯定律 n二-I5(r/巧其中R為雙極化非對稱介質(zhì)填充柱透鏡的半徑，r為雙極化非對稱介 質(zhì)填充柱透鏡上任一點到圓屯、的距離，n為雙極化非對稱介質(zhì)填充柱透鏡的折射率，no和5 為可變參數(shù)。
[0013] -種雙極化圓錐介質(zhì)饋源非對稱介質(zhì)填充柱透鏡天線陣列，由多個上述雙極化圓 錐介質(zhì)饋源非對稱介質(zhì)填充柱透鏡天線上下堆疊組成。
[0014] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的有益效果是:采用折射率變化符合廣義龍伯定律 的雙極化透鏡，可W在不改變透鏡的情況下方便地實現(xiàn)雙極化，且在組成天線陣列時，可W 有效提高陣列的增益和俯仰掃描范圍；同時，由于廣義龍伯定律引入了兩個可變參數(shù)，可W 根據(jù)需要，進一步減輕透鏡重量，減小介質(zhì)損耗，提高福射效率，當(dāng)選用介電常數(shù)較高的介 質(zhì)時，介質(zhì)的厚度可W做得很薄，因此介質(zhì)損耗比普通的均勻介質(zhì)柱透鏡天線和傳統(tǒng)的龍 伯透鏡天線更低，重量也可W更輕，天線福射效率可W有效提高，尤其是對于大尺寸、高增 益的場合，天線福射效率的提高更是非常顯著；另外，