基于共腔罗特曼透镜的毫米波十字扫描多波束阵列天线制造技术

本发明专利技术属于阵列天线的技术领域，具体提供一种基于共腔罗特曼透镜的毫米波十字扫描多波束阵列天线，采用共腔罗特曼透镜的拓扑结构给毫米波十字扫描多波束阵列天线馈电，该拓扑结构由两组子网络正交组成，每组子网络仅由馈源轮廓和内外阵列轮廓组成(不添加传统罗特曼透镜的虚端口)，两组罗特曼透镜正交放置并构成封闭的共用腔体(共腔罗特曼透镜)，通过共腔罗特曼透镜的约束设计保证两组子网络互不重叠、干扰，输入端口可切换实现不同的指向角，输出端口与辐射结构进行连接；本发明专利技术基于该共腔罗特曼透镜所设计的多波束阵列天线能够实现十字扫描馈电网络与辐射结构的一体化设计，有效降低馈电网络的设计复杂度和占用面积。效降低馈电网络的设计复杂度和占用面积。效降低馈电网络的设计复杂度和占用面积。

【技术实现步骤摘要】
基于共腔罗特曼透镜的毫米波十字扫描多波束阵列天线


[0001]本专利技术属于阵列天线的
，具体涉及由基片集成波导共腔罗特曼透镜馈电的毫米波十字扫描多波束阵列天线，将用于十字扫描的两组子馈电网络集成化设计，有效降低馈电网络的设计复杂度和占用面积。

技术介绍

[0002]毫米波多波束阵列天线已在各大场景中得到了广泛的应用，例如无线通信、雷达和成像。通常多波束阵列天线可以分为两类：一维扫描和二维扫描，一维扫描多波束阵列天线的方向图往往是围绕方位角或者俯仰角进行扫描，而二维扫描则可以同时围绕方位角和俯仰角进行扫描；其中，二维扫描有一种特殊应用场景，其扫描方向位于方位面和俯仰面两个垂直面内，即为本专利技术中所述十字扫描。
[0003]文献“On the mapping by a cross
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correlation antenna system of partially coherent radio sources”利用十字扫描进行远程亮温分布测试；文献“ZIROFF Andreas et al.Self
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calibration of a 3
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D
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digital beamforming radar system for automotive applications with installation behind automotive covers”中的三维数字波束成形雷达系统和文献“TELLO Juan et al.Performance evaluation of a passive millimeter
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wave imager”中的毫米波成像系统都应用了十字扫描工作模式；但是，十字扫描在应用时往往是分解为两组独立工作的一维扫描进行设计，这是因为这两组馈电网络不容易实现一体化设计。如在文献“TELLO Juan et al.Performance evaluation of a passive millimeter
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wave imager”中，两组反射器作为馈电网络首先进行独立设计并加工，随后两组一维扫描阵列天线以“T”字型组合起来，实际上为了提升系统的集成度。
[0004]由此可见，对于毫米波十字扫描阵列天线，两组子阵列及其馈电网络一体化集成设计是具有重要意义的；基于此，本专利技术提出一种基于共腔罗特曼透镜的毫米波十字扫描多波束阵列天线，实现十字扫描馈电网络与辐射结构的一体化设计。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提出一种基于共腔罗特曼透镜的毫米波十字扫描多波束阵列天线，将十字扫描的两组子阵列天线的馈电网络集成设计到同一天线结构上，有效降低了有效降低馈电网络设计复杂度和面积。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]基于共腔罗特曼透镜的毫米波十字扫描多波束阵列天线，其特征在于，所述毫米波十字扫描多波束阵列天线采用由下层贴片、中层介质板与上层贴片构成的罗特曼透镜天线结构，所述毫米波十字扫描多波束阵列天线的拓扑结构由两组完全相同的子网络构成，每组子网络由馈源轮廓、透镜腔体、内阵列轮廓、波导传输线与外阵列轮廓(阵列天线)组成，两组子网络正交设置、并于透镜腔体处构成封闭且共用的共腔罗特曼透镜。
[0008]进一步的，所述共腔罗特曼透镜的透镜轮廓满足约束方程：
[0009][0010]其中，F表示轴外焦距，L表示外阵列轮廓(阵列天线)的长度，η
max
表示η
max
表示归一化处理后外阵列轮廓上的辐射单元天线到水平坐标轴(X轴)的垂直距离的最大值；表示馈源轮廓上边缘与下边缘的垂直距离，表示内轮廓上边缘与下边缘的垂直距离，C表示馈源轮廓下边缘与内阵列轮廓下边缘的水平距离。
[0011]进一步的，所述下层贴片、中层介质板与上层贴片从下往上依次层叠设置，所述下层贴片上对应每一组子网络的输入端分别设置有相同结构的过渡贴片，所述上层贴片上对应每一组子网络的输出端分别开设有相同结构的开槽辐射阵列。
[0012]本专利技术的有益效果在于：
[0013]本专利技术提供一种基于共腔罗特曼透镜的毫米波十字扫描多波束阵列天线，采用共腔罗特曼透镜的拓扑结构给毫米波十字扫描多波束阵列天线馈电，该拓扑结构由两组子网络正交组成，每组子网络仅由馈源轮廓和内外阵列轮廓组成(不添加传统罗特曼透镜的虚端口)，两组罗特曼透镜正交放置并构成封闭的共用腔体(共腔罗特曼透镜)，通过共腔罗特曼透镜的约束设计保证两组子网络互不重叠、干扰，对输入端口可切换实现不同的指向角，输出端口与辐射结构进行连接；本专利技术基于该共腔罗特曼透镜所设计的多波束阵列天线能够实现十字扫描馈电网络与辐射结构的一体化设计，有效降低馈电网络的设计复杂度和占用面积。
附图说明
[0014]图1为本专利技术基于共腔罗特曼透镜的毫米波十字扫描多波束阵列天线的三维结构示意图。
[0015]图2为本专利技术基于共腔罗特曼透镜的毫米波十字扫描多波束阵列天线的俯视结构示意图。
[0016]图3为本专利技术基于共腔罗特曼透镜的毫米波十字扫描多波束阵列天线的分层结构图，其中，(a)为上层贴片，(b)为中层介质板，(c)为下层贴片。
[0017]图4为本专利技术基于共腔罗特曼透镜的毫米波十字扫描多波束阵列天线中共腔罗德曼透镜的拓扑结构示意图。
[0018]图5为本专利技术基于共腔罗特曼透镜的毫米波十字扫描多波束阵列天线中共腔罗德曼透镜的原理示意图。
[0019]图6为本专利技术实施例中基于共腔罗特曼透镜的毫米波十字扫描多波束阵列天线中缝隙天线仿真模型与方向图。
[0020]图7为本专利技术实施例中基于共腔罗特曼透镜的毫米波十字扫描多波束阵列天线的十字扫描多波束半功率波束覆盖图，其中，(a)为俯仰面扫描时的多波束半功率波瓣覆盖图，(b)为方位面扫描时的多波束半功率波瓣覆盖图。
[0021]图8为本专利技术实施例中基于共腔罗特曼透镜的毫米波十字扫描多波束阵列天线的仿真与测试S参数对比图，其中，(a)为端口#1到#7馈电时的反射系数，(b)为同一组馈电端口内的互相耦合，(c)为两组馈电端口间的互相耦合。
[0022]图9为本专利技术实施例中基于共腔罗特曼透镜的毫米波十字扫描多波束阵列天线的
仿真与测试方向图对比图，其中，(a)、(b)、(c)分别为阵列天线工作在27GHz、28GHz、29GHz时的辐射方向图。
具体实施方式
[0023]为更清晰地阐述本专利技术，下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。
[0024]本实施例提供一种基于共腔罗特曼透镜的毫米波十字扫描多波束阵列天线，其结构如图1与图2所示，具体包括：从下往上依次层叠设置的下层贴片3、中层介质板2与上层贴片1。
[0025]更为具体的讲：
[0026]所述上层贴片如图3中(a)所示，作为介质集成波导及罗特曼透镜的上层地，其上开设有辐射阵列11；本实施例中，上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于共腔罗特曼透镜的毫米波十字扫描多波束阵列天线，其特征在于，所述毫米波十字扫描多波束阵列天线采用由下层贴片、中层介质板与上层贴片构成的罗特曼透镜天线结构，所述毫米波十字扫描多波束阵列天线的拓扑结构由两组完全相同的子网络构成，每组子网络由馈源轮廓、透镜腔体、内阵列轮廓、波导传输线与外阵列轮廓组成，两组子网络正交设置、并于透镜腔体处构成封闭的共腔罗特曼透镜。2.根据权利要求1所述基于共腔罗特曼透镜的毫米波十字扫描多波束阵列天线，其特征在于，所述共腔罗特曼透镜的透镜轮廓满足约束方程：其中，F表示轴外焦距，L表示外阵列轮廓的长度...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖烁，班永灵，连继伟，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：