一种宽波束透镜天线的制作方法

1.本实用新型涉及到天线技术领域，特别涉及一种宽波束透镜天线。


背景技术：

2.在卫星通讯系统中，宽波束辐射方向图可以实现宽角域的能量覆盖，从而拓展通信区域，实现信号的多链路传输。一般来说，展宽天线波束的方法有纵向枝节加载、背腔加载、天线的小型化、加载透镜等，其中透镜采用介电常数渐变或者微结构尺寸渐变，虽然这些方法可以展宽天线波束宽度，但是其方向图仍然为馒头形方向图，大角度增益较低。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型提供了一种宽波束透镜天线。该天线提高了与远距离目标的通信质量，实现了高质量的大区域波束覆盖。
4.为了实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案为：
5.一种宽波束透镜天线，包括馈源，还包括透镜，所述透镜结构为平凸透镜，且透镜顶部的中间位置设有凹坑；所述透镜外层上设有均匀排布的盲孔构成成透镜匹配层；所述透镜的内芯为透镜芯层，且馈源安装于透镜的底部中央。
6.进一步的，所述盲孔等效介电常数ε2的平方等于内层材料的介电常数ε1。
7.进一步的，所述盲孔的中轴线垂直于盲孔所在位置的透镜外表面。
8.进一步的，所述透镜的材料为交联聚苯乙烯。
9.进一步的，所述盲孔之间间距小于工作波长的一半。
10.进一步的，所述馈源位于透镜的焦点位置。
11.本实用新型采取上述技术方案所产生的有益效果在于：
12.1、本实用新型的透镜匹配层覆盖于透镜芯层表面并为一体式结构，透镜匹配层对入射到透镜和空气分界面的电磁波进行良好的阻抗匹配，能够实现高效率宽波束辐射。
13.2、本实用新型能够提高天线低仰角增益，提高与远距离目标的通信质量，实现高质量的大区域波束覆盖。
附图说明
14.图1是本实用新型实施例的截面示意图。
15.图2是本实用新型实施例的辐射方向图。
16.图中：1、盲孔，2、馈源。
具体实施方式
17.下面，结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通
技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.一种宽波束透镜天线，包括馈源，还包括透镜，所述透镜结构为平凸透镜，且透镜顶部的中间位置设有凹坑；所述透镜外层上设有均匀排布的盲孔构成成透镜匹配层；所述透镜的内芯为透镜芯层，且馈源安装于透镜的底部中央。
20.进一步的，所述盲孔等效介电常数ε2的平方等于内层材料的介电常数ε1。
21.进一步的，所述盲孔的中轴线垂直于盲孔所在位置的透镜外表面。
22.进一步的，所述透镜的材料为交联聚苯乙烯。
23.进一步的，所述盲孔之间间距小于工作波长的一半。
24.下面为更一具体的实施例：
25.参照图1和图2，本实施例包括馈源、透镜芯层、透镜匹配层。透镜的横向尺寸(10
‑
20λ)和厚度(5
‑
10λ)，其中λ为工作波长；足够大时，可以采用光线追迹法对透镜进行赋形设计，利用透镜的曲线外形将波导口辐射的近球面波光线偏折到特定方向，形成超宽波束方向图。
26.通过对透镜曲线外形的优化设计，可实现对馈源发出的球面波的波束赋形，为宽波束天线设计提供了一种新方法。本实施例可以提高天线低仰角增益，提高与远距离目标通信质量，实现高质量的大区域波束覆盖。
27.本实用新型包括馈源、透镜芯层、透镜匹配层。
28.其中，馈源安装于透镜芯层的底部，馈源可以是波导口、喇叭、微带等形式。
29.其中，通过优化透镜的曲线外形，可实现宽波束及其他特殊波形波束辐射。
30.其中，透镜匹配层的材料和厚度由芯层材料的介电常数决定，匹配层可以是发泡材料、传统材料，也可采用介质打孔结构，或者超材料。
31.本实施方式中给出的透镜如图1所示，馈源采用波导口形式，透镜横向尺寸约为13λ，厚度约为5λ。透镜芯层材料为交联聚苯乙烯，介电常数为2.53，损耗正切为0.0005。透镜匹配层是通过在外层的交联聚苯乙烯材料上打周期性空气孔，实现阻抗匹配所需的等效介电常数(约为1.7)。
32.采用cst商用软件对该透镜天线的辐射性能进行了全波仿真，其仿真结果如图2所示。从仿真结果可以看出，馈源的方向图为传统的馒头形方向图，加载赋形的宽波束透镜后，天线的方向图呈低仰角辐射，实现波束宽度的展宽。
33.综上，宽波束透镜天线可以提高天线低仰角增益，提高与远距离目标通信质量，实现高质量的大区域波束覆盖。


技术特征：
1.一种宽波束透镜天线，包括馈源，其特征在于，还包括透镜，所述透镜结构为平凸透镜，且透镜顶部的中间位置设有凹坑；所述透镜外层上设有均匀排布的盲孔构成成透镜匹配层；所述透镜的内芯为透镜芯层，且馈源安装于透镜的底部中央。2.根据权利要求1所述的一种宽波束透镜天线，其特征在于，所述盲孔等效介电常数ε2的平方等于内层材料的介电常数ε1。3.根据权利要求1所述的一种宽波束透镜天线，其特征在于，所述盲孔的中轴线垂直于盲孔所在位置的透镜外表面。4.根据权利要求1所述的一种宽波束透镜天线，其特征在于，所述透镜的材料为交联聚苯乙烯。5.根据权利要求1所述的一种宽波束透镜天线，其特征在于，所述盲孔之间间距小于工作波长的一半。6.根据权利要求1所述的一种宽波束透镜天线，其特征在于，所述馈源位于透镜的焦点位置。

技术总结
本实用新型公开了一种宽波束透镜天线，属于天线技术领域。该天线包括馈源和透镜，透镜结构为平凸透镜，且透镜顶部的中间位置设有凹坑；透镜外层上设有均匀排布的盲孔构成成透镜匹配层；透镜的内芯为透镜芯层，且馈源安装于透镜的底部中央。本实用新型提高了与远距离的目标通信质量，实现高质量的大区域波束覆盖。实现高质量的大区域波束覆盖。实现高质量的大区域波束覆盖。


技术研发人员：贾丹 杨国栋 何应然 武彦飞 刘磊 高志明
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第五十四研究所
技术研发日：2021.06.30
技术公布日：2021/12/7