一种宽水平面波束覆盖的龙伯透镜天线及其制备方法技术

本发明专利技术第一方面提供了一种宽水平面波束覆盖的龙伯透镜天线，包括椭圆柱体的龙伯透镜和馈源单元组成，龙伯透镜与馈源单元呈现相互平行排列，其中，馈源单元包括

【技术实现步骤摘要】
一种宽水平面波束覆盖的龙伯透镜天线及其制备方法


[0001]本专利技术涉及通信
，尤其是涉及了一种宽水平面波束覆盖的龙伯透镜天线及其制备方法。

技术介绍

[0002]龙伯透镜天线是一种介电常数从1渐变到2的球形对称的介质透镜天线，距离透镜表面一定距离的球焦面都可以认为是其焦点。
[0003]在当前的龙伯透镜研究中，改变传统龙伯球的形状往往是为了便于加工或者满足小型化的需要，对于其在波束赋型上的理论探索还较少。这主要是因为现阶段中国科技工作者对于龙伯透镜的研究尚处于初步的理论转化成果阶段，对其核心理论的应用价值认识不足。通过合理改变龙伯球透镜的几何特性来满足现实中对特殊场景的工作需求，这在目前属于比较新颖的研究方向，同时也是一个难点。进一步地，对于需要水平面或者垂直面半功率波束宽度大于另一方向面的应用场景，如需要在水平面上覆盖较宽的空间范围，则需要构建出一种水平面半功率波束宽度加宽的龙伯透镜。
[0004]目前制造龙伯透镜的方法主要是用多层不同介电常数材料形成的球壳堆叠，用离散的介电常数层来模拟龙伯透镜径向方向上介电常数连续变化，球壳的层数越多，模拟精度越精确，但同时随着层数增大，加工和材料成本也会随之增大，因此这种方法受成本因素影响较大。这种方法的具体实施办法为发泡法，即通过树脂材料发泡的形成的不同大小的珠粒形成的介电常数不一的混合材料来等效成目标介电常数材料。这种方法的主要问题为层与层之间存在空气间隙，对透镜天线的性能影响较大。同时混合材料中存在泡孔，这些泡孔在发泡过程中极易形成互通的通孔，通孔的存在会使得透镜的结构稳定性下降，在实际使用中存在不耐碰撞的缺点。此外，这种方法存在加工难度较大，生产成本较高的缺点，不利于大规模制造，也不利于控制成本。

技术实现思路

[0005]本专利技术的实施例提供了一种宽水平面波束覆盖的龙伯透镜天线，该天线同时具备宽水平面波束宽度的特性。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术通过采用如下技术方案实现：
[0007]第一方面提供了一种宽水平面波束覆盖的龙伯透镜天线，包括椭圆柱体的龙伯透镜和馈源单元组成，所述龙伯透镜与馈源单元呈现相互平行排列，其中，所述馈源单元包括
±
45
°
的交叉极化磁偶极子天线振子与呈长方形结构的反射板，所述
±
45
°
的交叉极化磁偶极子天线振子由四块金属辐射贴片和两个磁电偶极子以及用于支撑四块金属辐射贴片的四个呈圆柱结构的支撑柱构成。
[0008]作为优选的，所述龙伯透镜内贯穿有若干个长方形空气腔。
[0009]作为优选的，所述长方体空气腔在龙伯透镜内共设置有若干种不同尺寸大小的长方体空气腔。
[0010]作为优选的，所述长方体空气腔外层设置有空腔框架。
[0011]作为优选的，所述空腔框架为特氟龙晶胞框架。
[0012]又一方面，本专利技术还提供了一种如上述的宽水平面波束覆盖的龙伯透镜天线的制备方法，包括如下步骤：
[0013]S1.首先根据非对称布拉格曼公式，计算得出椭圆柱龙伯透镜各壳层对应的介电常数材料所需的等体积分数/填充比率；
[0014]S2.根据步骤S1计算得出数据，采用特氟龙材料制作椭圆柱体；沿椭圆柱体最大轴截面平行的平面将其切割成若干层薄片，在若干层薄片的一面或两面加工出椭圆柱体母线等长的矩形凹槽，得到若干层一面或两面带有矩形凹槽的薄片；
[0015]S3.将步骤S2得到的若干层薄片进行组装形成一个龙伯透镜。
[0016]与现有技术相比较，采用上述技术方案，具有如下有益效果：
[0017]可计算得出椭圆柱龙伯透镜各壳层对应的介电常数材料所需的等体积分数/填充比率，根据在水平面上覆盖更宽通信范围的需要，将其转变为椭圆柱形的结构，层层递进，使其在最大程度上满足龙伯透镜天线高增益高指向性的性能要求的同时，具有较宽的水平面半功率波束宽度，并且该天线同时具备宽水平面波束宽度，容易加工制备的特性，本专利技术的龙伯透镜天线还具有适用范围广且结构稳定性高的优点。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本专利技术实施例所提供的龙伯透镜天线立体图；
[0020]图2为本专利技术实施例所提供的龙伯透镜天线主视图；
[0021]图3为本专利技术实施例所提供的长方体空气腔结构示意图；
[0022]图4为本专利技术实施例所提供的馈源单元结构立体图；
[0023]图5为本专利技术实施例所提供的龙伯透镜天线制造方法流程示意图；
[0024]图6为本专利技术实施例中所提供的龙伯透镜天线仿真的S参数曲线图；
[0025]图7为本专利技术实施例中所提供的龙伯透镜天线的增益曲线图；
[0026]图8为本专利技术实施例中所提供的龙伯透镜天线的水平面波束曲线图；
[0027]图9为本专利技术实施例中所提供的龙伯透镜天线的垂直面波束曲线图；
[0028]图10为本专利技术实施例中所提供的龙伯透镜天线在1.85GHz中水平面的方向图；
[0029]图11为本专利技术实施例中所提供的龙伯透镜天线在1.85GHz中垂直面的方向图
[0030]图12为本专利技术实施例中所提供的龙伯透镜天线在2.0GHz中水平面的方向图；
[0031]图13为本专利技术实施例中所提供的龙伯透镜天线在2.0GHz中垂直面的方向图
[0032]图14为本专利技术实施例中所提供的龙伯透镜天线在2.6GHz中水平面的方向图；
[0033]图15为本专利技术实施例中所提供的龙伯透镜天线在2.6GHz中垂直面的方向图。
[0034]附图中标记为：1
‑
龙伯透镜、11
‑
长方体空气腔、12
‑
空腔框架、2
‑
馈源单元、21
‑
天线振子、22
‑
反射板、211
‑
金属辐射贴片、212
‑
磁电偶极子、213
‑
支撑柱。
具体实施方式
[0035]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。
[0036]在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该/其”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽水平面波束覆盖的龙伯透镜天线，其特征在于，包括椭圆柱体的龙伯透镜(1)和馈源单元(2)组成，所述龙伯透镜(1)与馈源单元(2)呈现相互平行排列，其中，所述馈源单元(2)包括
±
45
°
的交叉极化磁偶极子天线振子(21)与呈长方形结构的反射板(22)，所述
±
45
°
的交叉极化磁偶极子天线振子(21)由四块金属辐射贴片(211)和两个磁电偶极子(212)以及用于支撑四块金属辐射贴片(211)的四个呈圆柱结构的支撑柱(213)构成。2.根据权利要求1所述的一种宽水平面波束覆盖的龙伯透镜天线，其特征在于，所述龙伯透镜(1)内贯穿有若干个长方形空气腔。3.根据权利要求2所述的一种宽水平面波束覆盖的龙伯透镜天线，其特征在于，所述长方体空气腔(11)在龙伯透镜(1)内共设置有若干种不同尺...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟强，邓洁仪，方燚，
申请(专利权)人：广东中元创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：