[发明专利]一种毫米波圆极化多波束平板圆柱介质透镜天线

说明书

本发明属于毫米波圆极化多波束天线技术领域，具体提供一种毫米波圆极化多波束平板圆柱介质透镜天线；用以克服多波束天线实现圆极化的问题：对于球形介质不易加工以及平板圆柱介质透镜的圆极化馈源难以设计；本发明天线包括透镜及若干个馈源天线，馈源天线由八木天线、喇叭天线及馈电网络构成；本发明使用八木天线和喇叭天线对透镜天线进行馈电，解决了圆柱介质透镜因平板空间有限枝节加入圆极化馈源困难得问题；3dB耦合器通过垂直转换结构连接八木天线和喇叭天线，实现了透镜天线的双圆极化。

技术领域

本发明属于毫米波圆极化多波束天线技术领域，涉及毫米波圆极化多波束圆柱介质透镜天线，具体为一种毫米波圆极化多波束平板圆柱介质透镜天线。

背景技术

如今随着4G通信的部署完成，其功能已达到饱和，为满足对通信系统的通信速率、信道容量、数据吞吐量、用户覆盖率等方面更高要求，5G通信于是应运而生。毫米波能很好的契合了5G通信，天线作为通信系统的最前端，需要天线能够拥有较高的增益以保证较远的通信距离同时实现较快的通信速率；需要天线能够工作在更高频段，在毫米波段，同时要求其具有一个较宽的工作带宽以保证较大信道容量，同时容纳多个用户通信；需要天线在方位面上能够实现更大空间范围上的波束覆盖，以实现方位面的用户覆盖。例如在移动通信基站中，需要天线具有宽带、高增益、宽波束覆盖范围的能力以满足点对多数据链通信与多点回传等需求；在某些特定的场合，诸如有限视场定位，限定范围点对点、点对多信息交互，有限范围空间目标定位等场合，需要天线具有较低剖面，较小尺寸。

圆极化天线在减小极化失配以及抑制信道的多径干涉表现优异，同时能提高信道的通信容量；因此圆极化天线在卫星通信得到广泛应用，世界各国、各联盟都积极发展高性能的全球定位系统，如最早的美国NNSS系统、俄罗斯的GLONASS全球导航卫星系统以及欧盟的GALILEO导航卫星系统计划，我国也拥有了自主的北斗定位系统；这些全球定位系统已经越来越走向民用，而随着这些卫星通信、遥测、遥控技术的发展，原始的线极化天线已经面临着云雨干扰、剧烈震动、影响重叠等问题带来的挑战，而圆极化天线由于其极化性能可以在面对这些外来因素干扰时表现出优异的特性，从而满足在通信、雷达、电子对抗、电视广播等方面的更严格、更精密的探测或传输要求。基于此，对于圆极化天线的研究有着重大而深远的意义；在圆极化的电磁特性中，我们着重考虑其具有以下的一些优势：一是任意的极化电磁波均可分解为两个旋向相反的圆极化波，如对于线极化波来说，可以分解为两等幅反向的圆极化波；因此，任意极化的电磁波均可被圆极化天线接收，而圆极化天线发射的电磁波则也可以被任意极化的天线接收到；这样，为高效、准确、快速传输数据提供了一个很好的传输平台；二是圆极化波入射到对称目标时，其反射波会发生旋向反转，对于接近于球形的水滴来说，圆极化波探测的目标一般是比较复杂的结构，它对圆极化波的反射波是椭圆极化波，具有相同旋向的圆极化波成分；正是由于这个特性，圆极化波工作状态下的雷达具有抑制雨雾干扰的能力；这在电子侦察和干扰方面具有重大的战略意义。

透镜天线结构具有良好的旋转对称性，同时其每个波束具有全口径增益，口径的利用率很高，可以通过放置多个馈源天线实现宽覆盖范围；多个馈源天线之间可以通过集成微波开关实现快速的波束扫描；因此透镜天线可以作为现代通信系统中的最前端，以满足现代通信系统中对通信速率、信道容量和用户覆盖的需求。