[发明专利]一种宽带二维多波束透镜天线

说明书

本发明公开了一种宽带二维多波束透镜天线，所述天线包括k个柱面透镜多波束天线俯仰面堆叠组成的柱面透镜多波束天线组，k为大于1的正整数。本发明通过采用罗特曼透镜组对柱面透镜多波束天线馈电，方位面和俯仰面多波束分别由柱面透镜多波束天线和罗特曼透镜实现，实现二维多波束的空域覆盖，合成波束的波束宽度和波束数量可灵活控制，且方位面多波束由介质透镜合成，能实现方位大角度覆盖，扫描波束无增益损失，相较于锥面覆盖的二维多波束，调试测试简单，解决了传统的二维多波束比幅测向均为天线方向图二维合成，其形成的多波束覆盖区域为锥面区域，需要预置较多的校准信息，系统调试测试复杂的技术问题。

技术领域

本发明涉及多波束天线技术领域，尤其涉及到一种宽带二维多波束透镜天线。

背景技术

在电子侦察领域，多波束测向因其高可靠性、工作频带高、性能受环境影响小等优点广泛用于各类高精度比幅测向系统中。按其波束覆盖可分为一维多波束和二维多波束。一维多波束仅在方位面瞬时产生多个固定波束，二维多波束在方位面和俯仰面两个维度均产生多个固定波束，完成对方位面和俯仰面多波束测向。透镜天线因其宽带和高可靠性等优点广泛应用于多波束测向系统中。

常见的二维多波束透镜天线实现方法分为电路透镜和介质透镜。1、电路透镜，基于二维波束合成网络对天线面阵馈电实现二维多波，二维波束合成网络由两级电路透镜堆叠(水平/垂直)形成，罗特曼(Rotman)透镜因其宽频段，波束指向恒定，高可靠性等特点常作为电路透镜的实现形式。该方法结构简单，波束数量/宽度可灵活控制。2、介质透镜，通过将多个馈源天线放置在介质球表面一定距离(焦点)处照射介质球，对馈源天线的宽波束进行二维光学聚焦，形成多个高增益笔状波束，实现二维多波束，常见的方法为龙伯(Luneburg)透镜多波束天线。该方法能实现宽角覆盖，波束指向稳定，无增益损失，无电路引入的损耗。

二维多波束比幅测向通过多个天线波束接收信号幅度值，计算确定信息的方向，一般为方位角和俯仰角；且在常用侦察测向系统中，考虑到目标距离较远且方向不确定，来波方向为俯仰小角度，波束覆盖区域为柱面扇形区域，即方位面大角度宽覆盖，俯仰面小角度窄覆盖。上述两种方法均为天线方向图二维合成，其形成的多波束覆盖区域为锥面区域，即所有波束指向汇聚到同一点。锥面区域覆盖致使常用的一维方位面多波束比幅测向算法不能直接推广到二维多波束中，需要预置较多的校准信息，系统调试测试复杂。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种宽带二维多波束透镜天线，旨在解决目前传统的二维多波束比幅测向均为天线方向图二维合成，其形成的多波束覆盖区域为锥面区域，即所有波束指向汇聚到同一点。锥面区域覆盖致使常用的一维方位面多波束比幅测向算法不能直接推广到二维多波束中，需要预置较多的校准信息，系统调试测试复杂的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种宽带二维多波束透镜天线，包括由k个柱面透镜多波束天线俯仰面堆叠组成的柱面透镜多波束天线组，k为大于1的正整数；所述柱面透镜多波束天线包括圆柱形介质透镜、馈源天线阵和两块平行金属平板，两块所述平行金属板上下重叠，通过金属紧固件相连接，所述圆柱形介质透镜位于两块所述平行金属板之间，形成三层夹层结构，所述馈源天线阵由m个馈源天线在圆柱形介质透镜侧面等间距的区域上呈圆弧形排列，m为大于1的正整数。

可选的，所述柱面透镜多波束天线组包含m*k个馈源天线，所述馈源天线选用宽带天线；其中，m为所述柱面透镜多波束天线组方位面馈源天线数量，k为柱面透镜多波束天线组俯仰面馈源天线数量。

可选的，所述圆柱形介质透镜为损耗正切小于0.001的介质材料，所述圆柱形介质透镜的直径为5～50λ，λ为工作中心频率波长，所示圆柱形介质透镜的高度取值为馈源天线高度的1～2倍。

可选的，两块所述平行金属板尺寸相同，所述平行金属板正面形状由两块不同半径的半圆组成，其中较小半径的半圆与圆柱形介质透镜半径相同，所述平行金属板与圆柱形介质透镜上下同心。