一种金属平板透镜天线的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及天线技术领域，特别涉及一种金属平板透镜天线。
【背景技术】
[0002] 透镜天线技术是一种新型天线技术，相比于反射面天线，它无馈源遮挡，能够有效 的产生高增益波束，同时材料价格低廉，能量损耗较小，所需加工精度较低，非常适合批量 生产，可广泛应用于宽带无线通信、微波遥感和射电天文学等领域，具有良好的应用前景。
[0003] 目前，现有的透镜天线技术，一般都是采用折射率n > 1、电磁波可以穿透的介质 制成，其介质的厚度为3个波长以上，可以将馈源辐射的球面波转换为平面波，但是，现有 的透镜天线存在结构剖面大，笨重的缺陷。同时，由于介质材料耐受温度范围较窄，而太空 中的温度环境往往十分恶劣，温度范围在_70°C~+ 80°C之间，现有的介质透镜天线在太 空中无法正常工作。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服透镜天线存在的结构剖面大，笨重，并且不能适应太空中 恶劣的温度环境的缺陷，提供了一种金属平板透镜天线。
[0005] 为解决上述目的，本发明提供的一种金属平板透镜天线，包括多层金属平板，所述 的金属平板的层与层之间呈平行关系，所述的每一层的金属平板都蚀刻了多个双圆环缝隙 单元，并且所述的多个双圆环缝隙单元呈等间距排列在所述的金属平板的每一层上，所述 的每一个双圆环缝隙单元包括两个半径不同的镂空的同心圆环，所述的两个半径不同的同 心圆环都有两个左右对称的缺口，其缺口对应的角度范围是10°~30°。
[0006] 优选的，所述的金属平板是三层或四层，所述的金属平板，其所述的每一层的金属 平板的厚度小于1_。
[0007] 优选的，所述的金属平板的间距为h，所述的h为天线工作波长的四分之一。
[0008] 优选的，所述的两个半径不同的同心圆环的缺口对应的角度是30°。
[0009] 优选的，由所述双圆环缝隙单元中半径较小的圆环的半径值决定所述的双圆环缝 隙单元的传输相位。
[0010] 优选的，所述的双圆环缝隙单元的传输相位为0-360°范围内的一个值。
[0011] 本发明的优点在于：所述的金属平板透镜天线本体全部采用金属材料制成，结构 剖面小，重量轻，可以适应太空中恶劣的温度环境，并且适合应用在星载微波遥感器和卫星 通信领域。
【附图说明】
[0012] 图1(a)是双圆环缝隙单元的结构示意图的俯视图
[0013] 图1(b)是双圆环缝隙单元的结构示意图的侦彳视图
[0014] r小圆环的内径 R大圆环的内径
[0015] w两个圆环缝隙的宽度 g两个圆环之间的距离
[0016] h四层金属平板的间距
[0017] 图2是金属平板透镜天线的示意图
[0018] 图3是传输相位与传输单元半径r对应关系图
[0019] 图4是金属平板透镜天线的俯视图
【具体实施方式】
[0020] 现结合附图对本发明作进一步的描述。
[0021] 本发明提供的一种金属平板透镜天线，如图1、4所示，所述的透镜天线包括四层 的金属平板，所述的四层的金属板的层与层之间呈平行关系，所述的每一层的金属平板都 蚀刻了双圆环缝隙单元，并且所述的双圆环缝隙单元呈等间距排列在所述的金属平板的每 一层上，所述的双圆环缝隙单元包括两个半径不同的镂空的同心圆环。
[0022] 所述的金属平板透镜天线，其整体厚度为四分之三个工作波长，所述的金属平板 本体采用铝板来加工。
[0023] 所述的双圆环缝隙单元，如图1(a)所示，其两个半径不同的同心圆环都有两个左 右对称的30 °缺口，所述的小圆环的内径为r，所述的大圆环的内径为R，所述的两个圆环 缝隙的宽度为w，所述的两个圆环之间的距离为g，如图1(b)所示，所述的四层金属平板的 间距为h，所述的h为天线工作波长的四分之一。
[0024] 如图2所示，假设在三维坐标系中，馈源的坐标为（xf，yf，z f)，所述的金属平板 透镜天线位于xoy平面，其中第i个单元的坐标为（x^ypO)。假设每个单元的传输相 位为約，那么辐射波束指向(<9〇肩）与每个传输单元的位置& yi, 0)和传输相位 奶(~乃），以及馈源的位置（xf，yf，zf)的关系式如下所示：
[0025]
【主权项】
1. 一种金属平板透镜天线，其特征在于，包括多层金属平板，所述的金属平板的层与层 之间呈平行关系，所述的每一层的金属平板都蚀刻了多个双圆环缝隙单元，并且所述的多 个双圆环缝隙单元呈等间距排列在所述的金属平板的每一层上，所述的每一个双圆环缝隙 单元包括两个半径不同的镂空的同心圆环，所述的两个半径不同的同心圆环都有两个左右 对称的缺口，其缺口对应的角度范围是10°~30°。
2. 根据权利要求1所述的一种金属平板透镜天线，其特征在于，所述的金属平板是三 层或四层，所述的金属平板的每一层的厚度小于1mm。
3. 根据权利要求1所述的一种金属平板透镜天线，其特征在于，所述的金属平板的间 距为h，所述的h为天线工作波长的四分之一。
4. 根据权利要求1所述的一种金属平板透镜天线，其特征在于，所述的两个半径不同 的同心圆环的缺口对应的角度是30°。
5. 根据权利要求1所述的一种金属平板透镜天线，其特征在于，由所述双圆环缝隙单 元中半径较小的圆环的半径值决定所述的双圆环缝隙单元的传输相位。
6. 根据权利要求5所述的一种金属平板透镜天线，其特征在于，所述的双圆环缝隙单 元的传输相位为0-360°范围内的一个值。
【专利摘要】本发明涉及一种金属平板透镜天线，包括多层金属平板，所述的金属板的层与层之间呈平行关系，所述的每一层的金属平板都蚀刻了多个双圆环缝隙单元，并且所述的多个双圆环缝隙单元呈等间距排列在所述的金属平板的每一层上，所述的每一个双圆环缝隙单元包括两个半径不同的镂空的同心圆环。馈源辐射的电磁波经过所述的金属平板透镜天线，所述的金属平板上的双圆环缝隙单元的半径根据公式和传输相位曲线进行设计，使得所述的每个双圆环缝隙单元具有不同的传输相位，对馈源辐射的电磁波进行相位补偿，将馈源辐射的球面波转换成平面波，从而实现高增益波束。
【IPC分类】H01Q19-06, H01Q15-02
【公开号】CN104868253
【申请号】CN201510196793
【发明人】刘广, 王宏建, 易敏, 陈雪, 赵鑫, 薛飞
【申请人】中国科学院空间科学与应用研究中心
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年4月23日