一种具有近场均匀波束的毫米波双反射面天线的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有近场均匀波束的毫米波双反射面天线，包括基座、主反射面、副反射面和波纹喇叭馈源，所述波纹喇叭馈源固定在基座上，在波纹喇叭馈源的前方固定副反射面，在波纹喇叭馈源的后方固定主反射面；其特征为所述主反射面的中心区域为近似聚焦的椭球面型，主反射面靠近外边缘区域为环状凸凹组成的波纹起伏面型；通过改进双反射面天线的主反射面面型，从馈源喇叭辐射出的毫米波波束经过副反射面和主反射面两次反射后，形成所述的特殊口面相位分布，在近场1.2m~4.0m的距离范围内产生了功率密度和波束半径都十分均匀的笔状波束，抖动小于10%，可广泛应用于毫米波近程通信、毫米波成像和毫米波功率无线传输等领域。
【专利说明】一种具有近场均匀波束的毫米波双反射面天线
【技术领域】
[0001]本发明涉及毫米波天线【技术领域】，具体是指一种具有近场均匀波束的毫米波双反射面天线。
【背景技术】
[0002]基于大功率毫米波的主动拒止系统(ADS, Active Denial System)是美国于20世纪90年代初提出的一种新型非致命人群驱散装备，其基本原理是通过向目标人群辐射波长约3mm的大功率毫米波束，在数秒钟内使人体皮肤产生难以忍受的灼热疼痛并本能地逃离该区域，达到制止和驱散人群的目的。
[0003]目前国外已研制的大功率毫米波天线均采用聚焦辐射方式，使得在近场区的有效作用距离范围较宽，然而这种方式产生的波束在作用区域内的功率密度变化非常剧烈，存在高于有效功率密度两倍甚至更高的位置，如果目标人群位于这些功率密度过高的位置而不能及时逃离，将很可能造成严重灼伤；如果人群位于功率密度过低的位置，ADS系统的使用效能将大大降低，无法起到对目标的有效拒止作用。因此急需一种在近场具有均匀波束的大功率毫米波发射天线，在期望的距离范围内产生功率密度和波束半径基本一致的毫米波波束，这样既可以扩展大功率毫米波辐射系统的有效作用范围，又可以确保目标的人身安全。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于发明了一种可在天线近场的一定距离范围内产生均匀笔状波束的毫米波天线，通过对主、副反射面的曲面进行赋形设计，产生特殊的天线口面幅度和相位分布，从而在近场区域内的一定距离范围内获得波束功率密度和波束半径均匀的笔状波束，解决目前国际上主动拒止系统采用聚焦式毫米波天线时近场波束随距离变化剧烈的不足。
[0005]本发明采用的技术方案为:一种具有近场均匀波束的毫米波双反射面天线，包括基座、主反射面、副反射面和波纹喇叭馈源，所述波纹喇叭馈源固定在基座上，在波纹喇叭馈源的前方固定副反射面，在波纹喇叭馈源的后方固定主反射面；所述主反射面的中心区域为近似聚焦的椭球面型，主反射面靠近外边缘区域为环状凸凹组成的波纹起伏面型。
[0006]在上述技术方案中，所述波纹喇叭馈源经过副反射面、主反射面的两次反射形成口面电场，所述口面电场的幅值为左右对称的抛物线形分布，边缘照射为O。
[0007]在上述技术方案中，所述口面电场的相位中心区域为倒抛物线形分布，边缘部位为左右对称的不规则振荡。
[0008]综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是:通过改进双反射面天线的主反射面，从馈源喇叭辐射出的毫米波波束经过副反射面和主反射面两次反射后，形成所述的特殊口面相位分布，在近场1.2nT4.0m的距离范围内产生了功率密度和波束半径都十分均匀的笔状波束，抖动小于10%，可广泛应用于毫米波近程通信、毫米波成像和毫米波功率无线传输等领域。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中:
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明工作原理示意图；
图3是本发明中天线的口面电场幅值径向分布；
图4是本发明中天线的口面电场相位径向分布；
图5是本发明天线在近场轴线上的功率密度分布。
[0010]其中:I是波纹喇机馈源；2是副反射面；3是主反射面；4是天线口面；5是广生的均匀波束。
【具体实施方式】
[0011]本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0012]如图1所示，本发明中的双反射面天线，其主反射面所述主反射面的中心区域为近似聚焦的椭球面型，主反射面靠近外边缘区域为环状凸凹组成的波纹起伏面型。
[0013]如图2所示，波纹喇叭馈源I辐射出的毫米波波束经过副反射面2反射到主反射面3上，主反射面3再次对波束进行反射，在主反射面3前形成所述的天线口面分布4，最后在近场形成波束功率密度和波束半径都十分均匀的笔状波束。
[0014]如图3所示，主面反射的波束在天线口面4的电场幅值径向分布，幅值为旋转对称的抛物线形分布，边缘照射为O。
[0015]如图4所示，主面反射的波束在天线口面4的电场相位径向分布，相位中心区域为旋转对称的倒抛物线形分布，外边缘部位为旋转对称的不规则波纹振荡。
[0016]本发明并不局限于前述的【具体实施方式】。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
【权利要求】
1.一种具有近场均匀波束的毫米波双反射面天线，包括基座、主反射面、副反射面和波纹喇叭馈源，所述波纹喇叭馈源固定在基座上，在波纹喇叭馈源的前方固定副反射面，在波纹喇叭馈源的后方固定主反射面；其特征为所述主反射面的中心区域为近似聚焦的椭球面型，主反射面靠近外边缘区域为环状凸凹组成的波纹起伏面型。
2.根据权利要求1所述的一种具有近场均匀波束的毫米波双反射面天线，所述波纹喇叭馈源经过副反射面、主反射面的两次反射形成所述的特殊口面电场分布，其特征为所述口面电场的幅值为旋转对称的抛物线形分布，边缘照射为O。
3.根据权利要求2所述的一种具有近场均匀波束的毫米波双反射面天线，其特征为所述口面电场相位分布在中心区域为旋转对称的倒抛物线形，边缘部位为旋转对称的不规则波纹振荡。
【文档编号】H01Q19/18GK103730735SQ201410003859
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2014年1月6日 优先权日:2014年1月6日
【发明者】徐刚, 余川, 屈劲, 陈世韬, 薛长江, 施美友 申请人:中国工程物理研究院应用电子学研究所