基于PCB技术的折叠平面龙伯透镜及制作方法技术

本发明专利技术属于通信技术领域，具体涉及基于PCB技术的折叠平面龙伯透镜及制作方法。包括输入端、输出端和透镜部分；所述透镜部分由对折的完整的龙伯透镜构成；对折后的龙伯透镜分为两个部分，分别为第一部分和第二部分；所述第一部分和第二部分均为均有若干金属层和介质层组成；所述介质层为介质基板；所述介质基板上开设有空气通孔；每一介质基板上的空气通孔有多组，每组空气通孔的内径大小相等，分布于同心半圆的圆弧上；所有空气通孔以同心半圆的结构由内向外扩散，且由内至外，空气通孔的内径大小依次递增。使用多层结构对平面龙伯透镜进行折叠，将透镜面积减少至原来的1/2，并且这种龙伯透镜是基于开孔结构的，可利用PCB技术加工实现，降低了成本。

【技术实现步骤摘要】
基于PCB技术的折叠平面龙伯透镜及制作方法
本专利技术属于通信
，具体涉及基于PCB技术的折叠平面龙伯透镜及制作方法。
技术介绍
波束形成网络是现代无线通信网络中常用的无源电路，用以控制天线的多波束形成和切换。例如在卫星通信中，需要通过天线接收卫星发射的电磁波信号，但是随着接收着的位置变化，往往需要调整天线的主瓣方向对准信号来向，以实现最大信号接收。而多波束天线提供了一种低成本、高效率波束切换方式。其中龙伯透镜就是一种常用的波束形成网络，用以激励天线阵列，实现多波束天线。现有技术中的龙伯透镜往往结构较为复杂，面积大，成本高，且多为三维龙伯透镜。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供基于PCB技术的折叠平面龙伯透镜及制作方法，使用多层结构对平面龙伯透镜进行折叠，将透镜面积减少至原来的1/2，并且这种龙伯透镜是基于开孔结构的，可利用PCB技术加工实现，降低了成本。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：基于PCB技术的折叠平面龙伯透镜，包括输入端、输出端和透镜部分；所述透镜部分由对折的完整的龙伯透镜构成；对折后的龙伯透镜分为两个部分，分别为第一部分和第二部分；所述第一部分和第二部分均为均有若干金属层和介质层组成；所述介质层为介质基板；所述介质基板上开设有空气通孔；每一介质基板上的空气通孔有多组，每组空气通孔的内径大小相等，分布于同心半圆的圆弧上；所有空气通孔以同心半圆的结构由内向外扩散，且由内至外，空气通孔的内径大小依次递增。进一步的，所述第一部分和第二部分通过180°平行板波导过渡连接。进一步的，所述波导过渡连接的方式为多个耦合小缝的过渡。进一步的，使用PCB技术，在介质基板上开设空气通孔。进一步的，所述第一部分和第二部分的金属层和介质层的外围开设有和介质层最外层空气通孔直径等大的空气通孔。进一步的，所述方法执行以下步骤：步骤1：将完整的龙伯透镜进行对折；对折后的龙伯透镜分为两个部分，分别为第一部分和第二部分；所述第一部分和第二部分均为均有若干金属层和介质层组成；所述介质层为介质基板；步骤2：对所述龙伯透镜进行等分层近似，计算每层介质层对应的等效介电常数；步骤2：在介质基板上开设空气通孔，调节等效介电常数；其中，开设的空气通孔越大对应越小的等效介电常数；每一介质基板上的空气通孔有多组，每组空气通孔的内径大小相等，分布于同心半圆的圆弧上；所有空气通孔以同心半圆的结构由内向外扩散，且由内至外，空气通孔的内径大小依次递增。进一步的，所述第一部分和第二部分通过180°平行板波导过渡连接。进一步的，所述波导过渡连接的方式为多个耦合小缝的过渡。进一步的，使用PCB技术，在介质基板上开设空气通孔。进一步的，所述第一部分和第二部分的金属层和介质层的外围开设有和介质层最外层空气通孔直径等大的空气通孔。本专利技术的基于PCB技术的折叠平面龙伯透镜及制作方法，具有如下有益效果：本专利技术充分利用多层板的优势，实现了龙伯透镜的小型化。具体的实现方式是通过对完整的龙伯透镜进行折叠，成功将透镜的面积减小一半。透镜的两个部分通过180°平行板波导过渡连接，但是和传统的单缝过渡不同，本专利技术采用的是多个耦合小缝的过渡，这样的优势是增大了透镜的工作带宽，同时改善了传统过渡方式引起的相位误差。附图说明图1为本专利技术实施例提供的基于PCB技术和开孔结构的折叠平面龙伯透镜的系统结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的于PCB技术和开孔结构的折叠平面龙伯透镜的分层结构示意图。图3为本专利技术S参数实测值，图3(a)位正中央端口输入时，输出端口相位；图3(b)为右偏第一个端口输入时，输出端口相位；图3(c)为右偏第二个端口输入时，输出端口相位；图3(d)为右偏第三个端口输入时，输出端口相位。具体实施方式下面结合附图及本专利技术的实施例对本专利技术的方法作进一步详细的说明。实施例1如图1所示，基于PCB技术的折叠平面龙伯透镜，包括输入端、输出端和透镜部分；所述透镜部分由对折的完整的龙伯透镜构成；对折后的龙伯透镜分为两个部分，分别为第一部分和第二部分；所述第一部分和第二部分均为均有若干金属层和介质层组成；所述介质层为介质基板；所述介质基板上开设有空气通孔；每一介质基板上的空气通孔有多组，每组空气通孔的内径大小相等，分布于同心半圆的圆弧上；所有空气通孔以同心半圆的结构由内向外扩散，且由内至外，空气通孔的内径大小依次递增。具体的，利用PCB技术，通过在介质基板上开大小不等的空气通孔，实现了对龙伯透镜梯度反射系数的近似。并利用多层机构成功的实现了龙伯透镜的小型化。信号由最上层的7个端口中的一个输入，经过微带线和介质集成波导过渡输入到设计的龙伯透镜，龙伯透镜将输入的柱面波转化为沿特定传播的平面波后，经由介质集成波导输出。变换输入的端口，即可实现不同方向出射的平面波，从而控制输出端口的相位差。实施例2在上一实施例的基础上，所述第一部分和第二部分通过180°平行板波导过渡连接。实施例3在上一实施例的基础上，所述波导过渡连接的方式为多个耦合小缝的过渡。实施例4在上一实施例的基础上，使用PCB技术，在介质基板上开设空气通孔。实施例5在上一实施例的基础上，所述第一部分和第二部分的金属层和介质层的外围开设有和介质层最外层空气通孔直径等大的空气通孔。具体的，对于龙伯透镜设计实现，主要有两个主要部分。首先，是龙伯透镜梯度介电常数的实现。理想的龙伯透镜反射系数分布满足其中R为透镜的大小。由于介电常数连续变化的介质很难实现，本专利技术使用离散介电常数近似实现龙伯透镜。先对透镜进行等分层近似，计算每层对应的介电常数，然后利用在介质基板上打空气通孔的方式，调节等效介电常数。越大的空气通孔对应越小的介电常数。这里可以通过仿真计算出分层龙伯透镜每层介质对应所需的开孔大小。由内到外，通孔的直径逐渐增大，对应的等效介电常数也逐渐减小。实施例6在上一实施例的基础上，所述方法执行以下步骤：步骤1：将完整的龙伯透镜进行对折；对折后的龙伯透镜分为两个部分，分别为第一部分和第二部分；所述第一部分和第二部分均为均有若干金属层和介质层组成；所述介质层为介质基板；步骤2：对所述龙伯透镜进行等分层近似，计算每层介质层对应的等效介电常数；步骤2：在介质基板上开设空气通孔，调节等效介电常数；其中，开设的空气通孔越大对应越小的等效介电常数；每一介质基板上的空气通孔有多组，每组空气通孔的内径大小相等，分布于同心半圆的圆弧上；所有空气通孔以同心半圆的结构由内向外扩散，且由内至外，空气通孔的内径大小依次递增。具体的，本专利技术充分利用多层板的优势，实现了龙伯透镜的小型化。具体的实现方式是通过对完整的龙伯透镜进行折叠，成功将透镜的面积减小一半。透镜的两个部分通过180°平行板波导过渡连接，但是和传统的单缝过渡不同，本专利技术采用的是多个耦合小缝的过渡，这样的优势是增大了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于PCB技术的折叠平面龙伯透镜，包括输入端、输出端和透镜部分；其特征在于，所述透镜部分由对折的完整的龙伯透镜构成；对折后的龙伯透镜分为两个部分，分别为第一部分和第二部分；所述第一部分和第二部分均为均有若干金属层和介质层组成；所述介质层为介质基板；所述介质基板上开设有空气通孔；每一介质基板上的空气通孔有多组，每组空气通孔的内径大小相等，分布于同心半圆的圆弧上；所有空气通孔以同心半圆的结构由内向外扩散，且由内至外，空气通孔的内径大小依次递增。/n

【技术特征摘要】
1.基于PCB技术的折叠平面龙伯透镜，包括输入端、输出端和透镜部分；其特征在于，所述透镜部分由对折的完整的龙伯透镜构成；对折后的龙伯透镜分为两个部分，分别为第一部分和第二部分；所述第一部分和第二部分均为均有若干金属层和介质层组成；所述介质层为介质基板；所述介质基板上开设有空气通孔；每一介质基板上的空气通孔有多组，每组空气通孔的内径大小相等，分布于同心半圆的圆弧上；所有空气通孔以同心半圆的结构由内向外扩散，且由内至外，空气通孔的内径大小依次递增。


2.如权利要求1所述的基于PCB技术的折叠平面龙伯透镜，其特征在于，所述第一部分和第二部分通过180°平行板波导过渡连接。


3.如权利要求2所述的基于PCB技术的折叠平面龙伯透镜，其特征在于，所述波导过渡连接的方式为多个耦合小缝的过渡。


4.如权利要求3所述的基于PCB技术的折叠平面龙伯透镜，其特征在于，使用PCB技术，在介质基板上开设空气通孔。


5.如权利要求4所述的基于PCB技术的折叠平面龙伯透镜，其特征在于，所述第一部分和第二部分的金属层和介质层的外围开设有和介质层最外层空气通孔直径等大的空气通孔。


6.基于PC...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨涛，陈安榕，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51