椭圆柱形龙伯透镜天线及制作方法技术

本发明专利技术涉及无线通信技术领域，公开了一种椭圆柱形龙伯透镜天线，包括：辐射源和分别设在其两侧的反射板及龙伯透镜；所述龙伯透镜为设有若干通孔的介质基板经卷压形成的椭圆柱体，其长轴垂直于所述辐射源的主辐射方向，所述椭圆柱体由内至外共设有n组等效介电常数递减的介质基板，每组介质基板卷制为m

【技术实现步骤摘要】
椭圆柱形龙伯透镜天线及制作方法


[0001]本专利技术涉及无线通信
，具体的，涉及一种椭圆柱形龙伯透镜天线及制作方法。

技术介绍

[0002]龙伯透镜是电磁天线领域中一类重要的天线形式，它利用径向连续介电常数的分布，将球面波转换为平面波，可以有效改善天线的性能，具有宽工作频带、高增益、高前后比和波束一致性好的优势。但是由于龙伯透镜在径向需要连续介电常数的分布，使其存在实现困难、可行性差的问题。在现有相关技术中，有用材料直接合成连续介电常数分布形式的结构，制作龙伯透镜的；也有将透镜介电常数离散分层后使用3D打印技术制造的。这些虽然能制成龙伯透镜的样品，但普遍存在加工难度大，成本高，生成效率低的问题。所以设计一种低成本、高效率、加工难度不大的龙伯透镜很有必要。

技术实现思路

[0003]本专利技术是为了解决上述技术问题而做出的，其目的是提供一种低成本、高效率、加工难度低的椭圆柱形龙伯透镜天线。
[0004]为了实现上述目的，一方面，本专利技术提供一种椭圆柱形龙伯透镜天线，包括：辐射源和分别设在其两侧的反射板及龙伯透镜；所述龙伯透镜为设有若干通孔的介质基板经卷压形成的椭圆柱体，其长轴垂直于所述辐射源的主辐射方向，所述椭圆柱体由内至外共设有n组等效介电常数递减的介质基板，每组介质基板卷制为m
n
层，m和n为大于零的自然数。
[0005]优选地，n组所述介质基板为一体式结构。
[0006]优选地，所述龙伯透镜在制作时，首先由介质基板卷制成半径为R的圆柱体，再压制为长短轴比为1.25
‑
2的椭圆主体。
[0007]优选地，每组介质基板卷制的层数m
n
的计算公式为：
[0008][0009]式中，r
n
为第n组介质基板所在圆柱体的最大半径，r0＝0，d为所述介质基板的厚度，ε
n
为第n组介质基板的等效介电常数。
[0010]优选地，每组所述介质基板上的通孔的面积之和与该组介质基板的平面面积之比为f
n
，其计算公式为：
[0011][0012]式中，ε为未设有通孔的所述介质基板的介电常数，u＝1，a为修正因子。
[0013]优选地，每组所述介质基板的长度为L
n
，其计算公式为：
[0014][0015]式中，m
i
为第i组介质基板卷制的层数。
[0016]优选地，所述介质基板为介电常数为2
‑
3的非磁性材料。
[0017]优选地，所述介质基板的厚度为8
‑
20mm。
[0018]优选地，每组所述介质基板中的通孔等距设置。
[0019]为了实现上述目的，另一方面，本专利技术提供一种椭圆柱形龙伯透镜天线的制作方法，包括如下步骤：
[0020]S1、确定龙伯透镜在压制前的半径R、介质基板的组数n和厚度d、每组介质基板的等效介电常数ε
n
；
[0021]S2、计算每组介质基板卷制的层数m
n
，计算公式为：
[0022][0023]式中，r
n
为第n组介质基板所在圆柱体的最大半径，r0＝0，d为所述介质基板的厚度；
[0024]S3、计算每组介质基板的长度L
n
，计算公式为：
[0025][0026]式中，m
i
为第i组介质基板卷制的层数；
[0027]S4、计算每组介质基板上的通孔的面积之和与该组介质基板的平面面积之比f
n
，其计算公式为：
[0028][0029]式中，ε为未设有通孔的所述介质基板的介电常数，u＝1，a为修正因子；
[0030]S5、依据f
n
的数值，在每组介质基板上制作若干等间距排布的通孔；
[0031]S6、按照由内至外的顺序将每组介质基板顺次卷制在一起形成圆柱体，再将其压制为椭圆柱体；
[0032]S7、制作辐射源和反射板，将反射板和所述龙伯透镜设置在辐射源的两侧，其中令所述龙伯透镜的长轴垂直于辐射源的主辐射方向。
[0033]根据上面的描述和实践可知，本专利技术所述的椭圆柱形龙伯透镜天线在制作时，可以先在介质基板上按照预设规律进行打孔，之后卷制为圆柱体，再压制成椭圆柱体，即可形成龙伯透镜，再配合辐射源和反射板即可形成椭圆柱形龙伯透镜天线，此天线具有宽工作频带、高增益、高前后比和波束一致性好的优势。同时，由于龙伯透镜在制作时采用了打孔和卷压工艺，相比于传统的龙伯透镜制作工艺，其具有低成本、高效率、加工难度低的特点。
附图说明
[0034]图1为本专利技术的一个实施例中涉及的椭圆柱形龙伯透镜天线的侧面结构示意图。
[0035]图2为本专利技术的一个实施例中涉及的龙伯透镜的结构示意图。
[0036]图3为本专利技术的一个实施例中涉及的龙伯透镜展开后的局部结构示意图。
[0037]图4为本专利技术的一个实施例中涉及的椭圆柱形龙伯透镜天线与普通馈源天线和理想龙伯透镜天线的反射系数对比图。
[0038]图5为本专利技术的一个实施例中涉及的椭圆柱形龙伯透镜天线与普通馈源天线和理想龙伯透镜天线的增益对比图。
[0039]图6a、6b、6c为本专利技术的一个实施例中涉及的椭圆柱形龙伯透镜天线在1.8GHz、2GHz和2.6GHz频率下的辐射图。
[0040]图7a、7b、7c为本专利技术的一个实施例中涉及的椭圆柱形龙伯透镜天线在1.8GHz、2GHz和2.6GHz频率下的方向图。
[0041]图8a、8b、8c为本专利技术的一个实施例中涉及的椭圆柱形龙伯透镜天线与普通馈源天线和理想龙伯透镜天线的电场分布图。
[0042]图中的附图标记为：
[0043]1、辐射源，2、反射板，3、龙伯透镜，4、介质基板，5、通孔。
具体实施方式
[0044]现在将参考附图更全面地描述示例性实施方式。然而，示例性实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例性实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
[0045]此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。需要说明的是，本公开中，用语“包括”、“配置有”、“设置于”用以表示开放式的包括在内的意思，并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象数量或次序的限制；术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种椭圆柱形龙伯透镜天线，其特征在于，包括：辐射源和分别设在其两侧的反射板及龙伯透镜；所述龙伯透镜为设有若干通孔的介质基板经卷压形成的椭圆柱体，其长轴垂直于所述辐射源的主辐射方向，所述椭圆柱体由内至外共设有n组等效介电常数递减的介质基板，每组介质基板卷制为m
n
层，m和n为大于零的自然数。2.如权利要求1所述的椭圆柱形龙伯透镜天线，其特征在于，n组所述介质基板为一体式结构。3.如权利要求1所述的椭圆柱形龙伯透镜天线，其特征在于，所述龙伯透镜在制作时，首先由介质基板卷制成半径为R的圆柱体，再压制为长短轴比为1.25
‑
2的椭圆主体。4.如权利要求3所述的椭圆柱形龙伯透镜天线，其特征在于，每组介质基板卷制的层数m
n
的计算公式为：式中，r
n
为第n组介质基板所在圆柱体的最大半径，r0＝0，d为所述介质基板的厚度，ε
n
为第n组介质基板的等效介电常数。5.如权利要求1所述的椭圆柱形龙伯透镜天线，其特征在于，每组所述介质基板上的通孔的面积之和与该组介质基板的平面面积之比为f
n
，其计算公式为：式中，ε为未设有通孔的所述介质基板的介电常数，u＝1，a为修正因子。6.如权利要求1所述的椭圆柱形龙伯透镜天线，其特征在于，每组所述介质基板的长度为L
n
，其计算公式为：式中，m
i
为第i组介质基板卷制的层数。7.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯波涛，杨星星，
申请(专利权)人：深圳市博达盛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：