[发明专利]一种柱形龙伯透镜天线和柱形龙伯透镜天线阵列

说明书

本申请实施例提供一种柱形龙伯透镜天线和柱形龙伯透镜天线阵列，涉及通信技术领域，能够使柱形龙伯透镜天线支持双极化，提高通信系统的容量。该柱形龙伯透镜天线包括两个相互平行的金属板以及设置于两个所述金属板之间的柱形龙伯透镜，所述柱形龙伯透镜包括柱形龙伯透镜主体层和补偿层，所述补偿层用于补偿所述柱形龙伯透镜主体层在TEM模式和/或TE10模式下的等效介电常数，以使所述柱形龙伯透镜在TEM模式和TE10模式下的等效介电常数分布均与预设的介电常数分布一致。本申请实施例提供的柱形龙伯透镜天线用于通信系统。

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种柱形龙伯透镜天线和柱形龙伯透镜天线阵列。

背景技术

随着信息社会的飞速发展，移动通信技术向第五代移动通信技术(也即是5G)迈进。作为5G的标志性变化之一，毫米波频段被各个国家或地区的频谱管理机构规划用于移动通信，因为毫米波频段相比3G或4G时代常用的低频段带宽更大，可以缓解低频段频率资源紧张、带宽不足的问题，有望大大提高通信系统的容量。

然而，毫米波在空间中传播的高衰减特性对无线通信系统的天线设计带来的挑战是高增益和广扫描角度。龙伯透镜作为一种经典电磁透镜，它对电磁波的聚焦作用能够大大提高天线的增益，并且龙伯透镜的旋转对称特性使它具有非常宽的扫描角度，此外透镜架构在降低通道数量和降低系统复杂度方面也具有优势。

经典的龙伯透镜是一种渐变折射率的球体透镜，折射率n(或介电常数ε_r)与归一化半径r/R(其中，r为龙伯透镜内各介质部分至龙伯透镜的球心之间的距离，R为龙伯透镜的半径)之间的关系为：

即折射率n或介电常数ε_r从球心到球面逐渐减小。而现有技术中，该介电常数沿径向渐变的球体加工难度较大，从而限制了该经典龙伯透镜的应用范围。为了避免此问题，现有技术中出现了柱形龙伯透镜01，也称为二维龙伯透镜或者平面龙伯透镜，如图1所示，柱形龙伯透镜01呈圆盘状结构，沿柱形龙伯透镜01的径向由内至外，柱形龙伯透镜01的介电常数逐渐缩小，能够在一定程度上保留高增益、广扫描的优点，且相比于介电常数沿径向渐变的球体，该柱形龙伯透镜01的加工难度得到了大幅度降低。但是，在将该柱形龙伯透镜01应用于天线中以形成柱形龙伯透镜天线时，图2为现有技术中的一种柱形龙伯透镜天线，该柱形龙伯透镜天线包括两个相互平行的金属板02、设置于两个金属板02之间的柱形龙伯透镜01、以及与柱形龙伯透镜01的侧壁相对的馈源03，该柱形龙伯透镜天线仅支持单极化，使得包括该柱形龙伯透镜天线的通信系统的容量较小。

发明内容

本申请的实施例提供一种柱形龙伯透镜天线和柱形龙伯透镜天线阵列，能够使柱形龙伯透镜天线支持双极化，提高通信系统的容量。

为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：

第一方面，本申请一些实施例提供一种柱形龙伯透镜天线，该柱形龙伯透镜天线包括两个相互平行的金属板以及设置于该两个金属板之间的柱形龙伯透镜，柱形龙伯透镜包括柱形龙伯透镜主体层和补偿层，其中，所述补偿层用于补偿所述柱形龙伯透镜主体层在TEM模式和/或TE10模式下的等效介电常数，以使柱形龙伯透镜在TEM模式和TE10模式下的等效介电常数分布均与预设的介电常数分布一致。

其中，预设的介电常数分布满足以下条件：

当柱形龙伯透镜在TEM模式下的等效介电常数分布与该预设的介电常数分布一致时，柱形龙伯透镜天线能够实现垂直于金属板的方向上的极化；当柱形龙伯透镜在TE10模式下的等效介电常数分布与该预设的介电常数分布一致时，柱形龙伯透镜天线能够实现平行于金属板的方向上的极化。