[实用新型]一种圆柱面共形超表面透镜天线

说明书

本实用新型是提供一种圆柱面共形超表面透镜天线，以解决现普通共形天线增益不够理想的技术问题，涉及天线技术领域。一种圆柱面共形超表面透镜天线，包括微带天线馈源、为圆柱状曲面结构的载体和多个呈阵列排列设置在载体上的超表面透镜天线单元，所述微带天线馈源设置在所述载体的圆心点处；所述超表面透镜天线单元为多层结构，包括三层介质板和四层金属层。本实用新型既满足了圆柱形高速移动体的空气动力性能，也满足圆柱形高速移动体对天线系统的高增益需求，实现了高增益。

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，具体是一种圆柱面共形超表面透镜天线。

背景技术

超表面是一种人工设计的亚波长厚度的金属结构阵列，基于超表面的透镜天线能够通过相位补偿方式把入射波束集中在一个方向传播，从而形成窄波束和高增益的辐射特性的一种天线，现有基于超表面的透镜天线更多的是应用于平面结构共形。

圆柱形高速移动体(高铁、飞行器)的速度越来越高，如果将天线突出移动体安装，会影响圆柱形移动体的空气动力性能。因此，正常情况下对圆柱形高速移动体天线系统的要求是：

(1)完全与柱体高速移动体共形；

(2)具有较高的增益；

(3)天线系统重量较轻。

普通贴片天线虽然能解决圆柱形共形问题，但其增益往往不够理想，这影响了圆柱形高速移动体的通信。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种圆柱面共形超表面透镜天线，以解决现普通共形天线增益不够理想的技术问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种圆柱面共形超表面透镜天线，包括微带天线馈源、为圆柱状曲面结构的载体和多个呈阵列排列设置在载体上的超表面透镜天线单元，所述微带天线馈源设置在所述载体的圆心点处；

所述超表面透镜天线单元为多层结构，包括三层介质板和四层金属层，所述金属层包括金属环和矩形金属基片，所述金属环(成正方形围合，所述矩形金属基片设置在所述金属环中心位置，且矩形金属基片对称中心线与金属环对称中心线重合，所述矩形金属基片与所述金属环之间留有缝隙；四层所述金属层以相同方式层叠设置，所述介质板分别设置在相邻金属层之间，以分隔开相邻金属层；

每个所述超表面透镜天线单元的金属环边长相等，每个所述超表面透镜天线单元的矩形金属基片的尺寸由对应的超表面透镜天线单元在载体圆周方向上的所处位置的相位确定，其中，

所述超表面透镜天线单元在载体上的相位公式为：

式中：n为超表面透镜天线单元的数目，n取2到(90°/δt)之间的整数，δt＝(360×pc1)/[2π×(R_t+h₁)]，p_c1为金属环的边长，a为超表面透镜天线单元在载体上的的中心角，h₁为载体厚度，R_t为载体的内径。

进一步地，所述介质板采用TACONIC RF-30材料，材料介电常数为3，介电损耗角正切值为0.0014，所述介质板厚度为载体厚度的三分之一。

进一步地，所述微带天线馈源采用介电常数2.2，介电损耗角正切值为0.001，厚度为0.787mm的TACONICTLY-5材料作为介质基片。

进一步地，所述载体采用聚甲基丙烯酰亚胺泡沫制成，材料的相对介电常数为1.067。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种圆柱面共形超表面透镜天线，将超表面透镜天线单元共形设置在为圆柱形曲面的载体上组成阵列，既满足了圆柱形高速移动体的空气动力性能，也满足圆柱形高速移动体对天线系统的高增益需求，实现了高增益。