[发明专利]一种实现边射和端射功能的多层介质天线

说明书

本发明提出一种实现边射和端射功能的多层介质天线，旨在保证边射方向上增益的同时，实现端射方向上电磁波校准。包括由边射相位补偿介质板和端射相位校准介质板组成的同心圆多层介质板和馈源；边射相位补偿介质板由圆形和多个圆环形介质板嵌套成；端射相位校准介质板是嵌套在边射相位补偿介质板最外层的圆环形结构，其内嵌有由多个介质块组成的端射增益校准模块，同心圆多层介质板的下表面印制有金属平板，馈源包括矩形波导和微带天线；矩形波导在边射相位补偿介质板的轴向焦点处；微带天线在边射相位补偿介质板的径向焦点处。在保证边射方向上增益的同时，实现端射方向上电磁波校准，有多波束、结构小等特点，可用于卫星通信等无线通信领域。

技术领域

本发明属于天线技术领域，涉及一种实现边射和端射功能的多层介质天线，具体涉及一种实现端射透镜天线和边射反射面天线功能的多层介质天线，可应用于卫星通信等领域。

技术背景

端射天线是天线的能量从馈源处发射，沿着天线轴向方向朝向空间辐射的天线形式。而天线的能量从馈源处发射，垂直于天线轴向方向朝向空间辐射的天线形式称之为边射天线。所以两者的最大辐射方向相互垂直，边射天线和端射天线一般是作为独立的系统存在。常见高增益端射天线和边射天线为端射透镜天线和边射反射面天线，边射反射面天线是通过将由馈源发出的宽角域波束聚集反射形成窄波束实现高增益的；例如申请公布号为CN103985969A，名称为：“一种介质反射面天线的设计方法”的专利申请，公开了一种介质边射反射面天线的设计方法，由一个馈源和多层平面介质板组成；阵面通过相位调制，将馈源发出的宽角域波束聚集反射形成高增益窄波束，有着体积小，重量轻，易加工，高增益的特点；端射透镜天线是通过快捷地调节馈源发出的电磁波相位实现高增益的，例如授权公告号为CN201515017U，名称为：“一种透镜天线”的发明专利，提出了一种端射式的喇叭透镜天线，利用喇叭辐射面上安装平面透镜，克服了原来弧面透镜的弧度准确度难以实现的缺点，提高了天线的增益。

但是随着卫星通信，移动通信的迅猛发展，人们对多功能天线的集成设计需求更加迫切。如果能将端射透镜天线与边射反射天线的反射面利用同一电磁设备替代，能够很好地将两个天线集成化，但是利用同一电磁设备实现边射反射面天线和端射透镜天线的统一设计难度在于不同方向上电磁波的校准，简单的利用光线追迹难以得到适合于工程应用的统一解析设计。

发明内容

本发明目的在于针对上述技术存在的不足，提出了一种实现边射和端射功能的多层介质天线，旨在保证边射方向上增益的同时，实现端射方向上电磁波的校准。

本发明的技术思路是：利用介质板对入射波有相位补偿校准功能，通过由圆形和多个圆环介质板嵌套成的边射相位补偿介质板，实现对反射波相位补偿，得到边射方向上高增益波束，在保证边射方向上高增益的同时，通过在边射相位补偿介质板外嵌套端射相位校准介质板，实现在端射方向上对入射波波前校准，得到端射方向高增益波束，构建一种实现边射和端射功能的多层介质天线。

根据上述技术思路，实现本发明目的采取的技术方案为：

一种实现边射和端射功能的多层介质天线，包括同心圆多层介质板和馈源；所述同心圆多层介质板，由边射相位补偿介质板1和端射相位校准介质板2组成，其中边射相位补偿介质板1由位于圆心的圆形介质板和与该圆形介质板同心的多个圆环形介质板嵌套而成，且该边射相位补偿介质板1中各介质板的相对介电常数从圆心沿径向方向依次递减；所述端射相位校准介质板2采用圆环形结构，嵌套在边射相位补偿介质板1最外层，该端射相位校准介质板2含有至少一个缺口，缺口中嵌有由多个线性排布介质块组成的端射增益校准模块4；所述同心圆多层介质板的下表面印制有金属平板3；所述馈源包括矩形波导6和至少一个微带天线单元5，其中微带天线单元5固定在同心圆多层介质板的径向焦点位置，且其最大辐射方向对准端射增益校准模块4中心，矩形波导6通过支架7固定在边射相位补偿介质板1的轴向焦点位置。

上述的实现边射和端射功能的多层介质天线，所述同心圆多层介质板，其多个圆环形介质板的数量大于等于3，且各介质板高度和宽度均相同。