紧凑型高增益宽带透镜天线的制作方法

本技术涉及通信用天线，尤其涉及一种紧凑型高增益宽带透镜天线。

背景技术：

1、vivaldi天线一般是由微带、带状线或者同轴等传输线形式将能量引入，通过电磁耦合或介质耦合方式，将馈电传输线与辐射槽线进行能量转换，电磁波通过槽线向自由空间传递，通常在槽线终端采用圆形腔作为短路终端，而微带终端采用扇形支节作为开路终端，以实现整个馈电部分的宽带匹配。 当vivaldi工作在低频时，天线长度小于一个自由空间波长，且槽线的宽度远小于半个工作波长时，槽线就不会辐射能量，此时的槽线可以作为一种低损耗的传输介质，vivaldi 天线辐射属谐振式，通常增益较低，波束宽且伴有小的波纹。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题是如何提供一种增益高、频带宽的透镜天线。

2、为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种紧凑型高增益宽带透镜天线，包括vivaldi 天线和介质透镜，所述vivaldi 天线包括呈十字状交叉的第一pcb板和第二pcb板，所述第一pcb板与第二pcb板交叉设置后在其上部形成透镜安装空间，所述介质透镜固定在所述透镜安装空间内；所述介质透镜包括位于下侧的棱锥部以及位于棱锥部上侧的半球部；所述介质透镜包括金属加速透镜和介质减速透镜结构，介质减速透镜结构中间厚四周薄。

3、进一步的技术方案在于：所述第一pcb板包括第一介质基板，所述第一介质基板的整体为多边形结构，所述第一介质基板的上侧形成有第一凹槽，所述第一凹槽与所述介质透镜相适配；所述第一介质基板的正面形成有第一正面金属化图形，所述第一正面金属化图形包括左右对称的左半正面金属化图形和右半正面金属化图形，所述左半正面金属化图形的整体为扇形结构，所述左半正面金属化图形的左侧下部形成有扇形的第一缺口，所述述左半正面金属化图形的左侧中部形成有扇形的第二缺口，所述左半正面金属化图形的右侧下部形成有半圆形缺口；沿所述第一介质基板的中线部分形成有第一插槽，所述第一插槽的上端位于所述凹槽的底部，所述第一插槽的下端延伸至所述半圆形缺口的上方，所述介质基板的背面形成有金属激发图形。

4、进一步的技术方案在于：所述金属激发图形包括延伸部，所述延伸部的下端延伸到所述介质基板的下侧边沿处，用于与sma接头连接，所述延伸部竖直向上延伸与弧形部的一端连接，所述弧形部的另一端延到所述半圆形缺口上侧对应位置的背面的第一介质基板上，然后继续延伸横跨所述第一介质基板的中线后与扇形部连接。

5、进一步的技术方案在于：所述第二pcb板的结构与所述第一pcb板的结构类似，所述第二pcb板包括第二介质基板，所述第二介质基板的整体为多边形结构，所述第二介质基板的上侧形成有第二凹槽，所述第二凹槽与所述介质透镜相适配，所述第二介质基板的正面形成有第二正面金属化图形与所述第一正面金属化图形的结构相同，所述第二介质基板的背面形成的金属激发图形与所述第一介质基板背面形成的金属激发图形结构相同， 沿所述第二介质基板的中线部分形成有第二插槽，所述第二插槽的上端位于所述第二介质基板背面的金属激发图形结构中弧形部的下侧，所述第二插槽的下端位于所述第二介质基板的边沿处，所述第二pcb板的中上部插入到所述第一pcb板的第一插槽内，所述第一pcb板的下部插入到所述第二pcb板的第二插槽内。

6、进一步的技术方案在于：所述透镜天线还包括一块安装座，所述安装座底面金属化，所述安装座的前后左右方向上各形成有一个支撑板安装槽，所述支撑板安装槽用于安装一块支撑板，所述支撑板位于第一pcb板与第二pcb之间，所述介质透镜卡接到所述支撑板的上端，用于固定所述介质透镜；所述安装座的四个角处各形成有一个支撑柱安装孔，每个支撑柱安装孔内固定有一根支撑柱，所述第一pcb板和第二pcb分别通过相对应的两根支撑柱固定在所述安装座上；所述支撑板安装槽之间的安装座上，在与第一pcb板以及第二pcb板的sma接头相对应的位置处各形成有一个sma接头安装孔。

7、进一步的技术方案在于：每根所述支撑柱的内侧形成有一个pcb插入槽，第一pcb板和第二pcb的两侧插入到相应的pcb插入槽内，使其与所述支撑柱固定连接。

8、进一步的技术方案在于：所述支撑板包括位于下侧的矩形插板和位于矩形插板上端的弧形挡板，所述弧形挡板与所述矩形插板之间形成有介质透镜插入槽，所述介质透镜插入槽插装在所属介质透镜上。

9、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本申请所述透镜天线结构主要包括两部分：vivaldi 天线和介质透镜，vivaldi 天线结构是被印刷在两个相互交叉的 pcb 板材上。pcb 板边缘的波纹结构可以起到提高增益、拓展低频带宽的作用。pcb 板上的两个金属面分别构成两个结构相同的 vivaldi 天线结构。 两个天线结构被焊在一起，沿着背板的边缘形成电流。

10、合适形状的介质透镜可在尽可能保证尺寸不变情况下实现高增益、低副瓣的前向辐射。透镜包括半球形结构和棱锥结构，球形透镜的主要作用是聚焦和限制电场，使电磁波在传输方向上展开；锥透镜可是入射的平面波变为 bessel 波束，保持电磁波沿传输方向集中。两种形式的透镜叠加即可实现在传输方向上更好的能量聚集。本申请中vivaldi 天线与介质透镜组合，可在较小的尺寸下实现高增益、宽频带等特性。

技术特征：

1.一种紧凑型高增益宽带透镜天线，其特征在于：包括vivaldi 天线和介质透镜，所述vivaldi 天线包括呈十字状交叉的第一pcb板（1）和第二pcb板（2），所述第一pcb板（1）与第二pcb板（2）交叉设置后在其上部形成透镜安装空间，所述介质透镜（3）固定在所述透镜安装空间内；所述介质透镜（3）包括位于下侧的棱锥部（3-1）以及位于棱锥部（3-1）上侧的半球部（3-2）；所述介质透镜包括金属加速透镜和介质减速透镜结构，介质减速透镜结构中间厚四周薄。

2.如权利要求1所述的紧凑型高增益宽带透镜天线，其特征在于：所述第一pcb板（1）包括第一介质基板（1-1），所述第一介质基板（1-1）的整体为多边形结构，所述第一介质基板（1-1）的上侧形成有第一凹槽（1-2），所述第一凹槽（1-2）与所述介质透镜（3）相适配；所述第一介质基板（1-1）的正面形成有第一正面金属化图形，所述第一正面金属化图形包括左右对称的左半正面金属化图形（1-3）和右半正面金属化图形（1-4），所述左半正面金属化图形（1-3）的整体为扇形结构，所述左半正面金属化图形（1-3）的左侧下部形成有扇形的第一缺口（1-5），所述述左半正面金属化图形（1-3）的左侧中部形成有扇形的第二缺口（1-6），所述左半正面金属化图形（1-3）的右侧下部形成有半圆形缺口（1-7）；沿所述第一介质基板（1-1）的中线部分形成有第一插槽（1-8），所述第一插槽（1-8）的上端位于所述凹槽的底部，所述第一插槽（1-8）的下端延伸至所述半圆形缺口（1-7）的上方，所述介质基板（1-1）的背面形成有金属激发图形。

3.如权利要求2所述的紧凑型高增益宽带透镜天线，其特征在于：所述金属激发图形包括延伸部（1-9），所述延伸部（1-9）的下端延伸到所述介质基板（1-1）的下侧边沿处，用于与sma接头连接，所述延伸部（1-9）竖直向上延伸与弧形部（1-10）的一端连接，所述弧形部（1-10）的另一端延到所述半圆形缺口（1-7）上侧对应位置的背面的第一介质基板（1-1）上，然后继续延伸横跨所述第一介质基板（1-1）的中线后与扇形部（1-11）连接。

4.如权利要求2所述的紧凑型高增益宽带透镜天线，其特征在于：所述第二pcb板（2）的结构与所述第一pcb板（1）的结构类似，所述第二pcb板包括第二介质基板（2-1），所述第二介质基板（2-1）的整体为多边形结构，所述第二介质基板（2-1）的上侧形成有第二凹槽（2-2），所述第二凹槽（2-2）与所述介质透镜（3）相适配，所述第二介质基板（2-1）正面形成的第二正面金属化图形与所述第一正面金属化图形的结构相同，所述第二介质基板（2-1）的背面形成的金属激发图形与所述第一介质基板背面形成的金属激发图形结构相同， 沿所述第二介质基板（2-1）的中线部分形成有第二插槽（2-3），所述第二插槽（2-3）的上端位于所述第二介质基板背面的金属激发图形结构中弧形部的下侧，所述第二插槽（2-3）的下端位于所述第二介质基板（2-1）的边沿处，所述第二pcb板（2）的中上部插入到所述第一pcb板（1）的第一插槽（1-8）内，所述第一pcb板（1）的下部插入到所述第二pcb板（2）的第二插槽（2-3）内。

5.如权利要求1所述的紧凑型高增益宽带透镜天线，其特征在于：所述透镜天线还包括一块安装座（4），安装座（4）底面金属化，所述安装座的前后左右方向上各形成有一个支撑板安装槽（4-1），所述支撑板安装槽（4-1）用于安装一块支撑板（5），所述支撑板（5）位于第一pcb板（1）与第二pcb板（2）之间，所述介质透镜（3）卡接到所述支撑板（5）的上端，用于固定所述介质透镜（3）；所述安装座（4）的四个角处各形成有一个支撑柱安装孔（4-2），每个支撑柱安装孔（4-2）内固定有一根支撑柱（6），所述第一pcb板（1）和第二pcb板（2）分别通过相对应的两根支撑柱（6）固定在所述安装座（4）上；所述支撑板安装槽（4-1）之间的安装座上，在与第一pcb板（1）以及第二pcb板（2）的sma接头相对应的位置处各形成有一个sma接头安装孔（4-3）。

6.如权利要求5所述的紧凑型高增益宽带透镜天线，其特征在于：每根所述支撑柱（6）的内侧形成有一个pcb板插入槽（6-1），第一pcb板（1）和第二pcb板（2）的两侧插入到相应的pcb板插入槽（6-1）内，使其与所述支撑柱（6）固定连接。

7.如权利要求5所述的紧凑型高增益宽带透镜天线，其特征在于：所述支撑板（5）包括位于下侧的矩形插板（5-1）和位于矩形插板上端的弧形挡板（5-2），所述弧形挡板（5-2）与所述矩形插板（5-1）之间形成有介质透镜插入槽（5-3），所述介质透镜插入槽（5-3）插装在所属介质透镜（3）上。

8.如权利要求5所述的紧凑型高增益宽带透镜天线，其特征在于：所述安装座（4）、支撑板（5）以及支撑柱（6）使用介质材料制作。

技术总结
本技术公开了一种紧凑型高增益宽带透镜天线，涉及通信用天线技术领域。所述透镜天线包括Vivaldi天线和介质透镜，所述Vivaldi天线包括呈十字状交叉的第一PCB板和第二PCB板，所述第一PCB板与第二PCB板交叉设置后在其上部形成透镜安装空间，所述介质透镜固定在所述透镜安装空间内。所述透镜天线将Vivaldi天线与介质透镜组合，可在较小的尺寸下实现高增益、宽频带特性。

技术研发人员：胡南
受保护的技术使用者：北京星英联微波科技有限责任公司
技术研发日：20230628
技术公布日：2024/1/15