双极化圆锥介质馈源对称介质填充柱透镜天线的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及天线，尤其设及一种双极化圆锥介质馈源对称介质填充柱透镜天线。
【背景技术】
[0002] 介质透镜天线被广泛应用于卫星通信、雷达探测W及电子对抗等领域。介质透镜 技术包括了薄透镜、球透镜W及柱透镜天线等，运些透镜天线最大的特点是结构简单、扫描 范围宽，可W实现低损耗的宽带工作。2001年由多伦多大学和密歇根大学共同研制的均匀 球透镜天线，第一次在77GHz实现覆盖范围宽达180°的多波束扫描。该球面透镜天线由33个 渐变槽天线组成的水平面半圆阵列进行馈电，每个单元产生的3地波束宽度为5.5%运样能 覆盖33X5.5 = 181.5°的水平扫描范围。该馈电阵列可W很方便地印刷在同一个平面介质 基片上，并放置于球面透镜的赤道平面上，由于球面透镜的自对称性，每个馈电单元产生的 扫描波束几乎一致，运使得球面透镜的扫描角度非常宽，可W很方便地达到180度扫描。由 于球透镜天线在加工制作、系统固定等方面存在一些实际困难，运时可W采用更为简单的 柱面透镜天线来实现多波束扫描。柱面透镜天线产生的方向图为扇形波束，它在水平面内 可W实现窄波束扫描，而在垂直面内则产生较宽的波束。龙伯化uneberg)透镜由 R.K丄uneberg于1944提出，一提出就引起了学术界的强烈反响。此后基于龙伯透镜的透镜 天线相继被提出，运些天线性能优良，口径效率可W做得很高。同时由于龙伯透镜天线的球 对称特性，可应用于航天通信、卫星跟踪等领域。申请号为200710140739.2,名称为一种无 线电波透镜天线装置的专利，公开了一种透镜天线，该天线由半球介质龙伯透镜和反射板 和支持器支撑的设在透镜焦点部的天线元件组成。申请号为200580009846.0，名称为龙伯 透镜天线装置的专利，公开了 一种透镜天线，该天线包括，半球形龙伯透镜，天线固定装配 架，无线电波反射器W及其他固定装置。申请号为201110026407.8,名称为部分介质对称填 充柱透镜天线的专利，公开了一种透镜天线，该天线包括金属圆盘形平行板波导，两个介 质，馈源天线，弧形金属支撑板。申请号为201110026408.2，名称为部分介质非对称填充柱 透镜天线的专利，公开了一种透镜天线，该天线包括金属圆盘形平行板波导，介质，馈源天 线，弧形金属支撑板。上述透镜天线只能实现单一极化，且俯仰面扫描范围有限。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种双极化圆锥介质馈源对称介质填 充柱透镜天线。
[0004] 本发明的目的是通过W下技术方案来实现的：
[0005] -种水平极化圆锥介质馈源对称介质填充柱透镜天线，包括金属圆盘形平行板波 导、两个介质、一个或多个水平极化圆锥介质天线;金属圆盘形平行板波导由上下两个金属 圆盘构成，两个介质结构相同，一表面为平面，分别与金属圆盘形平行板波导的上下两个金 属圆盘紧贴，另一表面为弧形面，金属圆盘形平行板波导的上下两个金属圆盘间的腔体和 介质共同组成双极化对称介质填充柱透镜;水平极化圆锥介质天线包括介质基片、金属薄 片、矩形金属箱和圆锥形介质，金属箱的正面开有圆柱形空腔；圆锥形介质由两个共底同轴 的圆锥一体形成，其中一个圆锥伸入圆柱形空腔内，圆锥的底面直径与圆柱形空腔直径相 等;金属箱的一侧面靠近圆柱形空腔底部开有一沿圆柱形空腔中轴线方向的矩形缝隙，在 该侧面外表面固定介质基片;介质基片的外表面固定矩形金属薄片，金属薄片与矩形缝隙 垂直;一个或多个水平极化圆锥介质天线固定在金属圆盘形平行板波导的边缘处，介质基 片与金属圆盘形平行板波导的金属圆盘垂直。
[0006] 所述的双极化对称介质填充柱透镜的折射率变化符合广义龙伯定律 n = /V/2-5(rAR)2，其中R为双极化对称介质填充柱透镜的半径，r为双极化对称介质填 充柱透镜上任一点到圆屯、的距离，n为双极化对称介质填充柱透镜的折射率，n日和S为可变 参数。
[0007] -种水平极化圆锥介质馈源对称介质填充柱透镜天线阵列，由多个上述水平极化 圆锥介质馈源对称介质填充柱透镜天线上下堆叠组成。
[000引一种垂直极化圆锥介质馈源对称介质填充柱透镜天线，包括金属圆盘形平行板波 导、两个介质、一个或多个垂直极化圆锥介质天线;金属圆盘形平行板波导由上下两个金属 圆盘构成，两个介质结构相同，一表面为平面，分别与金属圆盘形平行板波导的上下两个金 属圆盘紧贴，另一表面为弧形面，金属圆盘形平行板波导的上下两个金属圆盘间的腔体和 介质共同组成双极化对称介质填充柱透镜;垂直极化圆锥介质天线包括介质基片、金属薄 片、矩形金属箱和圆锥形介质，金属箱的正面开有圆柱形空腔；圆锥形介质由两个共底同轴 的圆锥一体形成，其中一个圆锥伸入圆柱形空腔内，圆锥的底面直径与圆柱形空腔直径相 等;金属箱的一侧面靠近圆柱形空腔底部开有一沿圆柱形空腔中轴线方向的矩形缝隙，在 该侧面外表面固定介质基片;介质基片的外表面固定矩形金属薄片，金属薄片与矩形缝隙 垂直;一个或多个垂直极化圆锥介质天线固定在金属圆盘形平行板波导的边缘处，介质基 片与金属圆盘形平行板波导的金属圆盘平行。
[0009] 所述的双极化对称介质填充柱透镜的折射率变化符合广义龙伯定律 n二nu/2 - 巧2，其中R为双极化对称介质填充柱透镜的半径，r为双极化对称介质填 充柱透镜上任一点到圆屯、的距离，n为双极化对称介质填充柱透镜的折射率，n日和S为可变 参数。
[0010] -种垂直极化圆锥介质馈源对称介质填充柱透镜天线阵列，由多个上述垂直极化 圆锥介质馈源对称介质填充柱透镜天线上下堆叠组成。
[0011] -种双极化圆锥介质馈源对称介质填充柱透镜天线，包括金属圆盘形平行板波 导、两个介质、一个或多个双极化圆锥介质天线;金属圆盘形平行板波导由上下两个金属圆 盘构成，两个介质结构相同，一表面为平面，分别与金属圆盘形平行板波导的上下两个金属 圆盘紧贴，另一表面为弧形面，金属圆盘形平行板波导的上下两个金属圆盘间的腔体和介 质共同组成双极化对称介质填充柱透镜;双极化圆锥介质天线包括介质基片、金属薄片、矩 形金属箱和圆锥形介质；金属箱的正面开有圆柱形空腔；圆锥形介质由两个共底同轴的圆 锥一体形成，其中一个圆锥伸入圆柱形空腔内，圆锥的底面直径与圆柱形空腔直径相等;金 属箱的两个相邻侧面靠近圆柱形空腔底部分别开有一沿圆柱形空腔中轴线方向的矩形缝 隙，在矩形缝隙所在侧面的外表面固定介质基片;介质基片的外表面固定矩形金属薄片，金 属薄片与矩形缝隙垂直;一个或多个双极化圆锥介质天线固定在金属圆盘形平行板波导的 边缘处。
[0012] 所述的双极化对称介质填充柱透镜的折射率变化符合广义龙伯定律 n =吼；^2 - 5(r/巧其中R为双极化对称介质填充柱透镜的半径，r为双极化对称介质填 充柱透镜上任一点到圆屯、的距离，n为双极化对称介质填充柱透镜的折射率，n日和S为可变 参数。
[0013] -种双极化圆锥介质馈源对称介质填充柱透镜天线阵列，由多个上述双极化圆锥 介质馈源对称介质填充柱透镜天线上下堆叠组成。
[0014] 本发明与现有技术相比，具有的有益效果是:采用折射率变化符合广义龙伯定律 的双极化透镜，可W在不改变透镜的情况下方便地实现双极化，且在组成天线阵列时，可W 有效提高阵列的增益和俯仰扫描范围；同时，由于广义龙伯定律引入了两个可变参数，可W 根据需要，进一步减轻透镜重量，减小介质损耗，提高福射效率，当选用介电常数较高的介 质时，介质的厚度可W做得很薄，因此介质损耗比普通的均匀介质柱透镜天线和传统的龙 伯透镜天线更低，重量也可W更轻，天线福射效率可W有效提高，尤其是对于大尺寸、高增 益的场合，天线福射效率的提高更是非常显著；另外，