[发明专利]椭圆柱形龙伯透镜天线及制作方法

说明书

本发明涉及无线通信技术领域，公开了一种椭圆柱形龙伯透镜天线，包括：辐射源和分别设在其两侧的反射板及龙伯透镜；所述龙伯透镜为设有若干通孔的介质基板经卷压形成的椭圆柱体，其长轴垂直于所述辐射源的主辐射方向，所述椭圆柱体由内至外共设有n组等效介电常数递减的介质基板，每组介质基板卷制为m_n层，m和n为大于零的自然数。该椭圆柱形龙伯透镜天线在制作时，可以先在介质基板上按照预设规律进行打孔，之后卷制为圆柱体，再压制成椭圆柱体，即可形成龙伯透镜，再配合辐射源和反射板即可形成椭圆柱形龙伯透镜天线，由于龙伯透镜在制作时采用了打孔和卷压工艺，相比于传统的龙伯透镜制作工艺，其具有低成本、高效率、加工难度低的特点。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体的，涉及一种椭圆柱形龙伯透镜天线及制作方法。

背景技术

龙伯透镜是电磁天线领域中一类重要的天线形式，它利用径向连续介电常数的分布，将球面波转换为平面波，可以有效改善天线的性能，具有宽工作频带、高增益、高前后比和波束一致性好的优势。但是由于龙伯透镜在径向需要连续介电常数的分布，使其存在实现困难、可行性差的问题。在现有相关技术中，有用材料直接合成连续介电常数分布形式的结构，制作龙伯透镜的；也有将透镜介电常数离散分层后使用3D打印技术制造的。这些虽然能制成龙伯透镜的样品，但普遍存在加工难度大，成本高，生成效率低的问题。所以设计一种低成本、高效率、加工难度不大的龙伯透镜很有必要。

发明内容

本发明是为了解决上述技术问题而做出的，其目的是提供一种低成本、高效率、加工难度低的椭圆柱形龙伯透镜天线。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供一种椭圆柱形龙伯透镜天线，包括：辐射源和分别设在其两侧的反射板及龙伯透镜；所述龙伯透镜为设有若干通孔的介质基板经卷压形成的椭圆柱体，其长轴垂直于所述辐射源的主辐射方向，所述椭圆柱体由内至外共设有n组等效介电常数递减的介质基板，每组介质基板卷制为m_n层，m和n为大于零的自然数。

优选地，n组所述介质基板为一体式结构。

优选地，所述龙伯透镜在制作时，首先由介质基板卷制成半径为R的圆柱体，再压制为长短轴比为1.25-2的椭圆主体。

优选地，每组介质基板卷制的层数m_n的计算公式为：

式中，r_n为第n组介质基板所在圆柱体的最大半径，r₀＝0，d为所述介质基板的厚度，ε_n为第n组介质基板的等效介电常数。

优选地，每组所述介质基板上的通孔的面积之和与该组介质基板的平面面积之比为f_n，其计算公式为：

式中，ε为未设有通孔的所述介质基板的介电常数，u＝1，a为修正因子。

优选地，每组所述介质基板的长度为L_n，其计算公式为：

式中，m_i为第i组介质基板卷制的层数。

优选地，所述介质基板为介电常数为2-3的非磁性材料。

优选地，所述介质基板的厚度为8-20mm。

优选地，每组所述介质基板中的通孔等距设置。

为了实现上述目的，另一方面，本发明提供一种椭圆柱形龙伯透镜天线的制作方法，包括如下步骤：

S1、确定龙伯透镜在压制前的半径R、介质基板的组数n和厚度d、每组介质基板的等效介电常数ε_n；