【技术实现步骤摘要】
一种基于三维阻抗匹配透镜的超宽带高增益透镜天线及其设计方法
本专利技术涉及一种超宽带高增益三维阻抗匹配透镜天线及其设计方法，属于新型人工电磁器件领域。
技术介绍
喇叭天线属于一种面天线，其特征在于馈电波导段终端以一定角度渐变张开，大多为圆形或矩形口面，整体形状呈喇叭状，是最为普遍、使用最为广泛的一类微波器件。喇叭天线之所以被广泛应用，原因在于其具有结构简单、工作频带宽、功率容量大、回波损耗小、插入损耗小等优点。但是，要想获得较好的定向性或较高的增益，其必定具有较大的尺寸，这也限制了其在许多场合的实际应用。为了在较小的尺寸内获得同等的性能，可以将介质材料基于几何光学理论制作成一定的形状，放置在喇叭天线的口面上组成透镜天线，以汇聚电磁波信号，形成较窄的波束，提高喇叭天线的定向性。然而现有的透镜大都采用均匀介质材料，经由机械加工呈现出既定的形状，其庞大的体积、较高的加工精度、高昂的成本均是限制其被广泛应用的短板。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是实现一种结构简单、成本低廉、工作频带宽、定向性好、回波损耗低的超宽带高增益透镜天线。技术方案：为实现上述专利技术目的...
【技术保护点】
1.一种基于三维阻抗匹配透镜的超宽带高增益透镜天线，其特征在于：包括三维阻抗匹配透镜、双脊喇叭天线和波导延长段，双脊喇叭天线开口与波导延长段相连，三维阻抗匹配透镜被内嵌在波导延长段中，波导延长段长度与三维阻抗匹配透镜厚度相等，以完全覆盖三维阻抗匹配透镜侧边。
【技术特征摘要】
1.一种基于三维阻抗匹配透镜的超宽带高增益透镜天线，其特征在于：包括三维阻抗匹配透镜、双脊喇叭天线和波导延长段，双脊喇叭天线开口与波导延长段相连，三维阻抗匹配透镜被内嵌在波导延长段中，波导延长段长度与三维阻抗匹配透镜厚度相等，以完全覆盖三维阻抗匹配透镜侧边。2.根据权利要求1所述的一种基于三维阻抗匹配透镜的超宽带高增益透镜天线，其特征在于：三维阻抗匹配透镜具有一定厚度，且形状与喇叭天线口面形状一致。3.根据权利要求1所述的一种基于三维阻抗匹配透镜的超宽带高增益透镜天线，其特征在于：三维阻抗匹配透镜包括若干个等效折射率单元，所述等效折射率单元包括两类，其中，一类包括一对打孔介质基板和一块双面覆盖正方形金属贴片的介质基板，所述一对打孔介质基板对称紧贴于双面覆盖金属的介质基板两侧；另一类包括三块打孔介质基板，其中两块打孔介质基板打孔大小固定且相等，所述两块打固定且相等大小孔的介质基板对称紧贴于剩余一块打孔介质基板两侧。4.根据权利要求1所述的一种基于三维阻抗匹配透镜的超宽带高增益透镜天线，其特征在于：三维阻抗匹配透镜的等效折射率分部在x、y、z三个正交方向均呈由中心向两侧递减的渐变分布，沿电磁波的传播方向，透镜两端的等效折射率为1，与自由空间完全匹配。5.根据权利要求1所述的一种基于三维阻抗匹配透镜的超宽带高增益透镜天线，其特征在于：双脊喇叭天线为宽带喇叭天线，作为馈源辐射宽带类球面波，透镜天线工作带宽取决于双脊喇叭天线工作带宽。6.一种权利要求1-5任一项所述基于三维阻抗匹配透镜的超宽带高增益透镜天线的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)设计双脊喇叭天线、波导延长段；双脊喇叭天线选用正方形口面的双脊角锥喇叭天线，喇叭口面伸出部分为波导延长段，根据三维阻抗匹配透镜设计公式，设定喇叭口径面，为保证波导延长段完全覆盖三维阻抗匹配透镜侧边，设定波导延长段长度；(2)设计三维阻抗匹配透镜；考虑双脊角锥喇叭天线的正方形口面，设定三维阻抗匹配透镜为长方体形状，根据三维阻抗匹配透镜设计公式，设定三维阻抗匹配透镜长度、宽度和厚度；三维阻抗匹配透镜包括若干个等效折射率单元，所述等效折射率单元由两类构成：一类包括一对打孔介质基板，一块双面覆盖正方形金属贴片的介质基板，所述一对打孔介质基板对称紧贴于双面覆盖金属的介质基板两侧；一类包括三块打孔介质基板，其中两块打孔介质基板打孔大小固定且相等，...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋卫祥，田翰闱，李欣，崔铁军，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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