[发明专利]双极化波导缝隙馈源对称介质填充柱透镜天线

说明书

本发明公开了一种双极化波导缝隙馈源对称介质填充柱透镜天线。它包括金属圆盘形平行板波导、两个介质、双极化馈源天线；金属圆盘形平行板波导由上下两个金属圆盘构成，两个介质结构相同，一表面为平面，分别与金属圆盘形平行板波导的上下两个金属圆盘紧贴，另一表面为弧形面，金属圆盘形平行板波导的上下两个金属圆盘间的腔体和介质共同组成双极化对称介质填充柱透镜，双极化馈源天线固定在金属圆盘形平行板波导的边缘处。所述的双极化馈源天线为水平极化波导缝隙天线及其阵列或垂直极化波导缝隙天线及其阵列或双极化波导缝隙天线及其阵列。

技术领域

本发明涉及天线，尤其涉及一种双极化波导缝隙馈源对称介质填充柱透镜天线。

背景技术

介质透镜天线被广泛应用于卫星通信、雷达探测以及电子对抗等领域。介质透镜技术包括了薄透镜、球透镜以及柱透镜天线等，这些透镜天线最大的特点是结构简单、扫描范围宽，可以实现低损耗的宽带工作。2001年由多伦多大学和密歇根大学共同研制的均匀球透镜天线，第一次在77GHz实现覆盖范围宽达180°的多波束扫描。该球面透镜天线由33个渐变槽天线组成的水平面半圆阵列进行馈电，每个单元产生的3dB波束宽度为5.5°，这样能覆盖33×5.5＝181.5°的水平扫描范围。该馈电阵列可以很方便地印刷在同一个平面介质基片上，并放置于球面透镜的赤道平面上，由于球面透镜的自对称性，每个馈电单元产生的扫描波束几乎一致，这使得球面透镜的扫描角度非常宽，可以很方便地达到180度扫描。由于球透镜天线在加工制作、系统固定等方面存在一些实际困难，这时可以采用更为简单的柱面透镜天线来实现多波束扫描。柱面透镜天线产生的方向图为扇形波束，它在水平面内可以实现窄波束扫描，而在垂直面内则产生较宽的波束。龙伯(Luneberg)透镜由R.K.Luneberg于1944提出，一提出就引起了学术界的强烈反响。此后基于龙伯透镜的透镜天线相继被提出，这些天线性能优良，口径效率可以做得很高。同时由于龙伯透镜天线的球对称特性，可应用于航天通信、卫星跟踪等领域。申请号为200710140739.2，名称为一种无线电波透镜天线装置的专利，公开了一种透镜天线，该天线由半球介质龙伯透镜和反射板和支持器支撑的设在透镜焦点部的天线元件组成。申请号为200580009846.0，名称为龙伯透镜天线装置的专利，公开了一种透镜天线，该天线包括，半球形龙伯透镜，天线固定装配架，无线电波反射器以及其他固定装置。申请号为201110026407.8，名称为部分介质对称填充柱透镜天线的专利，公开了一种透镜天线，该天线包括金属圆盘形平行板波导，两个介质，馈源天线，弧形金属支撑板。申请号为201110026408.2，名称为部分介质非对称填充柱透镜天线的专利，公开了一种透镜天线，该天线包括金属圆盘形平行板波导，介质，馈源天线，弧形金属支撑板。上述透镜天线只能实现单一极化，且俯仰面扫描范围有限。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种双极化波导缝隙馈源对称介质填充柱透镜天线。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种水平极化波导缝隙馈源对称介质填充柱透镜天线，包括金属圆盘形平行板波导、两个介质、一个或多个水平极化波导缝隙天线；金属圆盘形平行板波导由上下两个金属圆盘构成，两个介质结构相同，一表面为平面，分别与金属圆盘形平行板波导的上下两个金属圆盘紧贴，另一表面为弧形面，金属圆盘形平行板波导的上下两个金属圆盘间的腔体和介质共同组成双极化对称介质填充柱透镜；水平极化波导缝隙天线包括介质基片、金属薄片、金属箱和充填介质；金属箱内部设有矩形空腔，矩形空腔内充满充填介质；金属箱的正面中心开有X形缝隙，一侧面沿垂直方向开有矩形缝隙，在该侧面外表面固定介质基片，介质基片上固定矩形条状的金属薄片，金属薄片与矩形缝隙垂直；一个或多个水平极化波导缝隙天线固定在金属圆盘形平行板波导的边缘处，介质基片与金属圆盘形平行板波导的金属圆盘垂直。

所述的双极化对称介质填充柱透镜的折射率变化符合广义龙伯定律，其中R为双极化对称介质填充柱透镜的半径，r为双极化对称介质填充柱透镜上任一点到圆心的距离，n为双极化对称介质填充柱透镜的折射率，和为可变参数。