一种透镜天线制造技术

本发明专利技术涉及一种透镜天线，包括装有馈源的金属喇叭（４）和透镜（１）；馈源嵌置于金属喇叭（４）直径较小的一端，透镜（１）嵌置于金属喇叭（４）直径较大的一端；透镜（１）包括芯板（２）；芯板（２）是平面介质板，其中一个平面上有若干芯板非谐振基本单元；每个芯板非谐振基本单元内印刷有一个芯板金属方框（５）；芯板非谐振基本单元的面积和芯板金属方框（５）的面积从芯板（２）的中心位置向边缘位置递减。由于芯板（２）是平板状，因而透镜（１）易于制作。另外，透镜（１）还包括匹配板（３）。匹配板（３）位于芯板（２）的两侧。它可以减少电磁波在透镜（１）和空气交界面上反射。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种透镜天线，应用在微波中继通信、卫星通信等通信系统中接收和发送信息。
技术介绍
目前，常用的透镜天线中的透镜都带有弧形曲面。例如，申请号为97104401. 5，名 称为改进介质透镜减少内反射波干扰的透镜天线的专利文件，公开了一种透镜天线，包括 一个锥形辐射器和一个装接在辐射器开口上的透镜，透镜在第一侧面有一面对自由空间的 平面表面，而在相对于第一侧面的第二侧面有一旋转双曲面。申请号为200710140739. 2，名 称为一种无线电波透镜天线装置的专利文件，公开了一种透镜天线，包括有电介质形成的 半球形龙伯透镜、设在该透镜的球的半球断面且比透镜直径尺寸大的反射板和由夹持器支 撑的设在透镜焦点部的天线元件一体化地组合，而且，相对设置部设有安装部，与地面几乎 垂直地将反射板安装在设置部。申请号为200480008809. 3，名称为一种无线电波透镜天线 设备的专利文件，公开了一种透镜天线，包括由电介质制成的半球形龙伯透镜，尺寸大于所 述透镜直径的反射板，该反射板设置于平分球体的剖面上，该球体的一半为半球体；布置于 所述透镜的焦点处的主馈源，以及用于固定所述主馈源的臂。在检索到的上述文献中，透镜 天线中的透镜都是带有弧形曲面。这种透镜，对曲面精度要求很高，因此加工难度大。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种透镜天线，使透镜制作更加简易。 为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是 —种透镜天线，包括装有馈源的金属喇叭和透镜；该馈源嵌置于金属喇叭直径较 小的一端，该透镜嵌置于金属喇叭直径较大的一端，所述的透镜包括芯板；该芯板是平面介 质板，其中一个平面上有若干芯板非谐振基本单元；每个芯板非谐振基本单元内印刷有一 个芯板金属方框；该芯板非谐振基本单元的面积和芯板金属方框的面积从芯板的中心位置 向边缘位置递减。 所述芯板的两个平面上都有相互对应的若干芯板非谐振基本单元和芯板金属方 框。 所述的芯板数量至少是两块；相邻芯板之间固定连接，其印刷有芯板金属方框的 平面朝向相同，并且相邻芯板之间留有空隙。 所述的空隙是2毫米至4毫米。 所述的空隙填充有泡沫。 所述的透镜还包括匹配板，该匹配板是平面介质板，其中一个平面上有若干匹配 板非谐振基本单元；每个匹配板非谐振基本单元内印刷有一个匹配板金属方框；该匹配板 非谐振基本单元的面积和匹配板金属方框的面积从匹配板的中心位置向边缘位置递减；该 匹配板至少两块，分别位于整个芯板的两侧，匹配板上印刷有匹配板金属方框的平面和芯板上印刷有芯板金属方框的平面相匹配；相邻匹配板和芯板之间固定连接，并且留有空隙；在芯板和匹配板相互对应的位置上，芯板金属方框和匹配板金属方框错位布置。采用本专利技术的透镜天线的技术方案，具有以下有益效果 1、本专利技术的透镜天线制作简单，便于大规模制造。本专利技术是由人工电磁材料基本 单元按一定的规律排列，构成折射率渐变的透镜天线，其采用的工艺为印刷电路板工艺。此 透镜由若干层印刷电路板按固定间距固定在泡沫中，比聚苯乙烯介质透镜等传统透镜重量 明显较小。此透镜天线为多层平面印刷电路板结构，比传统介质透镜的曲面结构，易于大规 模制造、安装。 2、本专利技术的透镜天线具有设计灵活的优点。本透镜由人工电磁材料制作而成，通 过调整其上基本单元尺寸，可以任意调节人工等效媒质的折射率和特性阻抗，实现透镜天 线在设计上的灵活性。 3、本专利技术具有阻抗匹配的特点。在透镜两侧设置匹配板，以减少电磁波在透镜和 空气交界面上，由于阻抗失配而引起的反射。匹配板明显减小了天线馈源的回波损耗。 4、本专利技术具有宽频带的特点。由于使用人工电磁材料基本结构为非谐振基本单 元，在设计的X波段，即8GHz至12GHz内，由该基本单元构成的人工等效媒质的电磁特性对 频率的响应不敏感，所以本专利技术具有宽频带特性。附图说明 图1是本专利技术一种透镜天线的结构示意图。 图2是本专利技术一种透镜天线的剖面图。 图3是本专利技术中的芯板的结构示意图。 图4是本专利技术中的芯板中的一个非谐振基本单元的结构示意图。 图5是本专利技术中的匹配板的结构示意图。 图6a为本专利技术的透镜中的非谐振基本单元的相对介电常数随其边长变化的分布 规律图，其中工作频率是10GHz， d是非谐振基本单元的边长。 图6b为本专利技术的透镜中的非谐振基本单元的相对磁导率随其边长变化的分布规 律图，其中工作频率是10GHz， d是非谐振基本单元的边长。 图6c为本专利技术的透镜中的非谐振基本单元的相对波阻抗随其边长变化的分布规 律图，其中工作频率是10GHz， d是非谐振基本单元的边长。 图6d为本专利技术的透镜中的非谐振基本单元的折射率随其边长变化的分布规律 图，其中工作频率是10GHz， d是非谐振基本单元的边长。 图7为本专利技术的透镜天线的实测回波损耗图。 图8a为本专利技术的透镜天线的实测天线远场E面方向图，其中四条曲线的工作频率 分别为8. 2GHz、9. 8GHz、10. 6GHz、12. 2GHz。 图8b为本专利技术的透镜天线的实测天线远场H面方向图，其中四条曲线的工作频率 分别为8. 2GHz、9. 8GHz、10. 6GHz、12. 2GHz。 图中，1、透镜；2、芯板；3、匹配板；4、金属喇叭；5、芯板金属方框；6、匹配板金属方框。具体实施例方式如图l和图2所示，本专利技术的一种透镜天线，包括装有馈源的金属喇叭4和透镜1， 该馈源嵌置于金属喇叭4直径较小的一端，透镜1嵌置于金属喇叭4直径较大的一端。透 镜l由人工电磁材料制成。透镜1可以仅包括芯板2。芯板2是平面介质板。因为透镜l 采用平板状，没有弧形曲面，因此透镜1便于制造加工，其制造精度也便于操控。 如图3和图4所示，芯板2上含有若干芯板非谐振基本单元。该芯板非谐振基本单 元既可以位于芯板2远离馈源的平面上，也可以位于芯板2靠近馈源的平面上，还可以同时 位于芯板2的两个平面上。该芯板非谐振基本单元呈方形，中间印刷有一个芯板金属方框 5。芯板非谐振基本单元的面积从芯板2的中心位置向边缘位置递减，芯板金属方框5的面 积也相应的从芯板2的中心位置向边缘位置递减。当芯板2的两个平面上都有芯板非谐振 基本单元时，芯板非谐振基本单元是相互对应的，芯板非谐振基本单元中的芯板金属方框5 也是相互对应的。这样，芯板2上含有一系列面积不同的芯板非谐振基本单元，和一系列面 积不同的芯板金属方框5。这些面积不同的芯板非谐振基本单元和芯板金属方框5，保证了 透镜1的折射率按照一定的规律分布。 芯板2的数量至少是一块。因为一块芯板2厚度有限，所以为达到设计要求，可以 同时使用多块芯板2。当采用多块芯板2的时候，各芯板2上的芯板非谐振基本单元相互对 应，并且其上的芯板金属方框5也相互对应。同时，当使用多块芯板2时，芯板2上印刷有 芯板金属框5的平面朝向相同，都是远离馈源的一面，或者都是靠近馈源的一面。对于双面 都印刷芯板金属框5的芯板2，其任何安装方式，朝向皆满足要求。这样，每块芯板2都有相 同的折射率分布规律。当采用多块芯板2时，相邻芯板2之间固定连接，并且相邻芯板2之 间留有空隙。相邻芯板2间应该保留2毫米至4毫米的空隙。为保证空隙固定不变，相邻 芯板2之间可以填充泡沫。这样，由于泡沫的存在，相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种透镜天线，包括装有馈源的金属喇叭（４）和透镜（１）；该馈源嵌置于金属喇叭（４）直径较小的一端，该透镜（１）嵌置于金属喇叭（４）直径较大的一端，其特征在于，所述的透镜（１）包括芯板（２）；该芯板（２）是平面介质板，其中一个平面上有若干芯板非谐振基本单元；每个芯板非谐振基本单元内印刷有一个芯板金属方框（５）；该芯板非谐振基本单元的面积和芯板金属方框（５）的面积从芯板（２）的中心位置向边缘位置递减。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：崔铁军，陈曦，马慧锋，杨歆汨，程强，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]