【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线通信，尤其涉及一种应用于5g毫米波通信，与卫星通信领域的具有大角度扫描能力的双圆极化多波束天线，是一种高隔离度双圆极化3d打印龙伯透镜多波束天线。
技术介绍
1、在5g和6g无线通信系统中，天线作为接收和发射电磁波的关键部件，在移动通信、军事、航天和导航等领域都扮演着举足轻重的角色。多波束天线可以同时实现多个独立的高增益波束，是毫米波卫星通信中常见的荷载之一，它具有灵活度高、扫描角域宽、可靠性高等优点，可以满足广域覆盖，宽带传输的工程需求。圆极化天线具有减少极化失配、抑制多径干扰的特性，在恶劣环境中具有更好的稳定性，是提升通信系统性能的重要器件。双圆极化天线因其增加信道容量和对抗多径衰落效应的潜力而被广泛应用于各种系统中。应用双圆极化天线可以减少所需的天线数量，节约空间资源。为了面对复杂的通信环境与大角度的扫描覆盖的要求，双圆极化多波束天线需要具有高隔离度与大角度的扫描覆盖范围。
2、球形龙伯透镜一种球面梯度指数的透镜。由于其球对称性，光束形状原则上不随扫描角度的变化而变化有许多特点，使其独特地适合实现多波束天线。由于透镜的设计是基于几何光学的，它本质上是一个宽带结构，主要受人工电介质的限制。随着3d打印技术的发展，通过控制人工电介质与空气的占比可以等效的实现介电常数变化。因此采用龙伯透镜作为宽带多波束的实现方案十分合适。
3、现有的双圆极化扫描阵列都存在着隔离度不高，亦或者难以集成等问题。现有的双圆极化贴片天线往往存在隔离度不高，带宽受限等问题。然而利用双线极化更容易实现大带宽与较高的
4、本专利技术提出了一种利用高隔离度双圆极化多波束天线的实现方法，在5g通信，即将到来的6g通信以及卫星通信领域方面具有很大的应用前景。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术的不足，，提供了一种高隔离度双圆极化3d打印龙伯透镜多波束天线，具有大角度的扫描覆盖范围，可应用于毫米波卫星通信。
2、一种高隔离度双圆极化3d打印龙伯透镜多波束天线，其特征在于包括±45°双线极化天线阵列(2)，以及球形电介质龙伯透镜(1)；
3、所述±45°双线极化天线阵列(2)呈圆弧形排布，其位于球形电介质龙伯透镜(1)的周向侧；±45°双线极化天线阵列(2)与球形电介质龙伯透镜(1)存在第一间隙；
4、所述±45°双线极化天线阵列(2)包括球形电介质龙伯透镜(1)周向排布的多个±45°双线极化天线馈电单元(21)；相邻±45°双线极化天线馈电单元(21)间存在第二间隙；
5、所述球形电介质龙伯透镜(1)包括第一电介质棒状组件，以及由内至外设置在第一电介质棒状组件外周的n个等间距设置的电介质环构成，n≥4；第i个电介质环由多个等间距设置的第i+1电介质棒状组件构成，i∈[1,n]；相邻电介质棒状组件间存在空气层；第i电介质棒状组件为轴对称结构，其由多个第i电介质圆柱纵向叠加构成，同一电介质棒状组件内各电介质圆柱的直径由中心向两侧逐步变小；位于球形电介质龙伯透镜(1)中心水平面的第一电介质圆柱至第n+1电介质圆柱的直径逐步变小。
6、所述±45°双线极化天线阵列(2)的弧形圆心角小于180°；所述±45°双线极化天线阵列(2)的弧长满足球形电介质龙伯透镜(1)波束扫描角度限制。
7、本专利技术提出的高隔离度双圆极化多波束天线具有以下优点：
8、(1)本专利技术提出的工作在k，ka波段的双极化贴片天线，其结构简单，能够部署在两个基板上，并且可以通过标准的pcb制造工艺制造，同时还具有大阻抗重叠带宽和高端口隔离度。
9、(2)本专利技术提出3d打印龙伯透镜，实现了将传统的电介质偏振理论与龙伯透镜相结合，不仅提高了天线单元的增益，还实现了线极化转圆极化功能。并且由于结构简单，采用的堆叠式设计减小了3d打印去支撑物过程的难度，保证了透镜的性能。
10、(3)本专利技术提出将高隔离度的双线极化贴片天线作为具有极化偏转功能的龙伯透镜的馈源天线，以实现高隔离度的双圆极化多波束阵列。它可以实现±81°的大角度扫描范围。其设计原理清晰，设计结构简单，实现成本低，并可以与系统进行集成。
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1.一种高隔离度双圆极化3D打印龙伯透镜多波束天线，其特征在于包括±45°双线极化天线阵列(2)，以及球形电介质龙伯透镜(1)；
2.根据权利要求1所述天线，其特征在于，所述±45°双线极化天线阵列(2)的弧形圆心角小于180°；所述±45°双线极化天线阵列(2)的弧长满足球形电介质龙伯透镜(1)波束扫描角度限制。
3.根据权利要求1所述天线，其特征在于，所述±45°双线极化天线馈电单元(21)的中心与球形电介质龙伯透镜(1)的中心位于同一水平面。
4.根据权利要求1所述天线，其特征在于，所述±45°双线极化天线馈电单元(21)包括叠放的第一介质基板(211)、第二介质基板(212)，以及第一金属面(213)、第二金属面(214)、第三金属面(215)、第一金属通孔(216)、第二金属通孔(217)、第三金属通孔(218)；
5.根据权利要求1所述天线，其特征在于，微带功分器(2151)的一侧两臂端部连线与J型微带线(2152)的头部存在距离。
6.根据权利要求5所述天线，其特征在于，由J型微带线(2152)与矩形缝隙(
7.根据权利要求1所述天线，其特征在于，通过改变水平面和/或竖直面不同位置电介质圆柱的直径，实现龙伯透镜等效的介电常数变化。
8.根据权利要求1所述天线，其特征在于，第i个电介质环的第i+1电介质棒状组件个数m满足以下公式：
9.根据权利要求1所述天线，其特征在于，电介质圆柱的直径由所处位置的介电常数e(r)决定，其符合A＿BG公式，见公式(2)：
10.根据权利要求1-9任一项所述天线，其特征在于，在天线工作时，由于球形电介质龙伯透镜(1)的电介质圆柱对水平极化波和垂直极化波具有不同的相对介电常数，不同的介电常数将导致两个正交偏振之间的相位差；通过调节球形电介质龙伯透镜(1)的直径和电介质棒状组件的分布，将相位差的大小在频带内调整为90°，实现将倾斜45°入射的电磁波转化为圆极化波；
...【技术特征摘要】
1.一种高隔离度双圆极化3d打印龙伯透镜多波束天线，其特征在于包括±45°双线极化天线阵列(2)，以及球形电介质龙伯透镜(1)；
2.根据权利要求1所述天线，其特征在于，所述±45°双线极化天线阵列(2)的弧形圆心角小于180°；所述±45°双线极化天线阵列(2)的弧长满足球形电介质龙伯透镜(1)波束扫描角度限制。
3.根据权利要求1所述天线，其特征在于，所述±45°双线极化天线馈电单元(21)的中心与球形电介质龙伯透镜(1)的中心位于同一水平面。
4.根据权利要求1所述天线，其特征在于，所述±45°双线极化天线馈电单元(21)包括叠放的第一介质基板(211)、第二介质基板(212)，以及第一金属面(213)、第二金属面(214)、第三金属面(215)、第一金属通孔(216)、第二金属通孔(217)、第三金属通孔(218)；
5.根据权利要求1所述天线，其特征在于，微带功分器(2151)的一侧两臂端部连线与j型微带线(2152)的头部存在...
【专利技术属性】
技术研发人员：范奎奎，汪振，谭青权，罗国清，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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