一种小型化多波束涡旋波束产生装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种小型化多波束涡旋波束产生装置，包括：地板、介质基板和K个微带天线单元，每个微带天线单元包含椭圆环形微带天线贴片和M个馈电端口，每个馈电端口由同轴馈线和输入端口组成；介质基板上印制K个椭圆环形微带天线贴片，且其位置中心位于一个外椭圆上；每个微带天线单元中的M个输入端口分别蚀刻在地板上，每个微带天线单元中的M个同轴馈线垂直嵌入介质基板中。本发明专利技术利用少量小型化的天线单元进行组阵设计，实现了多波束涡旋波；避免了现有阵列天线阵元众多的缺点及单个天线波束调控能力有限的问题，使得涡旋波束的产生装置兼具小型化和波束覆盖范围广的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种小型化多波束涡旋波束产生装置
本专利技术涉及天线
，具体涉及一种小型化多波束涡旋波束产生装置，可用于通信与雷达系统。
技术介绍
无线电技术因可以实现对信息的快速传输而为人类生活的方方面面带来了深刻变革，其相关产品已成为人们日常生活中不可或缺的一部分。与此同时，不断增多的通信业务使得不可再生的频谱资源日益紧缺，也使得通信速率趋于香农定理的极限，为进一步的通信性能提升提出挑战。为此，无线电相关技术急需取得突破性进展以解决上述问题，而作为信息载体的电磁波，也被广泛研究。近些年的研究表明，与传统平面波、球面波有着明显差异的涡旋电磁波(简称涡旋波)体现出解决频谱匮乏问题的可能性，其所携带的轨道角动量(orbitalangularmomentum，OAM)具有全新的自由度，且理论上在任意频率下都具有无穷多种互不干扰的正交模态。因此，涡旋波所具有的特性体现出提升频谱利用率的可能性，并在无线通信与雷达成像等领域体现出可观应用前景，已逐渐成为研究热点。涡旋波的产生装置是其进一步研究与应用的基础，以往的涡旋波产生装置主要包括均匀圆环阵、反射或透射本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小型化多波束涡旋波束产生装置，其特征在于，包括：地板、介质基板和K个微带天线单元，每个微带天线单元包含椭圆环形微带天线贴片和M个馈电端口，每个馈电端口由同轴馈线和输入端口组成；/n所述介质基板的下表面贴设于地板表面，所述介质基板的上表面印制K个椭圆环形微带天线贴片，且K个椭圆环形微带天线贴片的位置中心位于一个半长轴为Ra的外椭圆上；/n每个微带天线单元中的M个输入端口分别蚀刻在所述地板上，每个微带天线单元中的M个同轴馈线垂直嵌入所述介质基板中；每个同轴馈线的顶端与对应的椭圆环形微带天线贴片连接，每个同轴馈线的末端与对应的输入端口连接；每个输入端口用于给与其连接的同轴馈线提供激励，并通过...

【技术特征摘要】
1.一种小型化多波束涡旋波束产生装置，其特征在于，包括：地板、介质基板和K个微带天线单元，每个微带天线单元包含椭圆环形微带天线贴片和M个馈电端口，每个馈电端口由同轴馈线和输入端口组成；
所述介质基板的下表面贴设于地板表面，所述介质基板的上表面印制K个椭圆环形微带天线贴片，且K个椭圆环形微带天线贴片的位置中心位于一个半长轴为Ra的外椭圆上；
每个微带天线单元中的M个输入端口分别蚀刻在所述地板上，每个微带天线单元中的M个同轴馈线垂直嵌入所述介质基板中；每个同轴馈线的顶端与对应的椭圆环形微带天线贴片连接，每个同轴馈线的末端与对应的输入端口连接；每个输入端口用于给与其连接的同轴馈线提供激励，并通过同轴馈线将能量传输至对应的椭圆环形微带天线贴片，以产生I个不同方向的涡旋波束；
其中，每个微带天线单元的工作模式为TMn1，I个涡旋波束模态值的绝对值的最大值为L，K、M、I、L分别为正整数，且K≤2L，1≤M≤n/2，n≥2，I≥2。


2.根据权利要求1所述的小型化多波束涡旋波束产生装置，其特征在于，每个椭圆环形微带天线贴片的外环长轴长度Lao和内环长轴长度Lai应满足以下关系式：



其中，X(n-1)1为第n-1阶的贝塞尔函数的第1个解，X(n+1)1为第n+1阶的贝塞尔函数的第1个解，C为光速，f为天线的工作频率，εr为介质基板的相对介电常数。


3.根据权利要求1所述的小型化多波束涡旋波束产生装置，其特征在于，定义每个椭圆环形微带天线贴片的短轴长度与长轴长度的比值为轴比ratio，则该轴比与所产生涡旋波的波束俯仰角θ的关系为：
ratio＝cos(θ)。


4.根据权利要求1所述的小型化多波束涡旋波束产生装置，其特征在于，以第k个椭圆环形微带天线贴片的位置中心为原点，该贴片的水平向右方向为X轴正方向，竖直向上方向为Y...

【专利技术属性】
技术研发人员：李龙，薛皓，林屹峰，徐鹏，冯强，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61