【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于透镜天线，涉及龙伯透镜天线，具体是一种极化转换龙伯透镜天线。
技术介绍
1、随着移动通信技术的发展，新的天线技术与应用不断进步，例如智能反射表面、透镜天线、液体天线、轨道角动量天线等。这些天线与传统天线相比具有独特的性能，其中龙伯透镜天线与光学透镜功能类似，能够将球面波汇聚成平面波，可适用于高增益和多波束的天线需求。
2、龙伯透镜是一个球体介质透镜，其内部介质的介电常数是半径的函数，即在球体内从球心到表面由2到1渐变，但是实际中材料的相对介电常数通常在2以上。在已发表文献中采用等效媒质理论实现低介电常数，通过人工智能表面、3d打印等，对龙伯透镜各种结构进行研究。因为龙伯透镜介质采用等效媒质理论设计，并不能完全按照光路传播的几何学简单分析，所以需要考虑其极化问题。目前关于圆极化龙伯透镜天线的研究相对较少，而圆极化波在卫星通信，导航等领域不可或缺，具有一定的研究价值。
3、圆极化龙伯透镜的设计可以从线极化馈源和透镜两方面出发，设计方法可分为两类。其一是采用圆极化馈源，设计具有极化不敏感特性的龙伯透镜，使入射到透镜表面的电磁波在穿过透镜后极化方式不变。其二是采用线极化馈源，在线极化电磁波穿过龙伯透镜时，调控透镜内电磁波的传播常数，实现极化转换，这种设计方法中线极化馈源的设计更为简单。
4、对于上述采用圆极化馈源的设计方法，可采用发泡等技术制备较为均匀的龙伯透镜材料。南京大学的樊迪刚等人在2021年全国天线年会中发表的《基于等效媒质理论的发泡聚丙烯介电常数研究》提出并制作了一种发泡聚丙烯
5、对于采用线极化馈源的设计方法，通常调控斜线极化入射波在水平和垂直方向的分量，使得两个分量在龙伯透镜的出射面合成圆极化。例如平板波导和龙伯透镜的结合，利用波导内te模和tm模传播常数不同合成圆极化波，但是二维平板龙伯透镜只能汇聚一个面的波束。siyuan lei在ieee antennas and wireless propagation letters发表的论文“adesign of broadband 3-d-printed circularly polarized spherical luneburg lensantenna for x-band”中利用3d打印的单元结构的各向异性，使得龙伯透镜出射面处水平和垂直方向的分量合成圆极化，这种设计方法是基于龙伯透镜尺寸的调控实现圆极化，会对透镜天线的增益造成影响。
6、因此，如何在保证龙伯透镜半径满足增益达到最佳的同时，实现线极化向圆极化转换值得被研究。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种极化转换龙伯透镜天线，解决现有技术中所设计的龙伯透镜无法在保证其半径满足增益最佳的同时实现线极化向圆极化转换的技术问题。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：
3、一种极化转换龙伯透镜天线，包括介质龙伯透镜，所述的介质龙伯透镜为由多个各向异性且结构尺寸不同的单元堆叠而成的球体，所述的介质龙伯透镜的最大截面的轮廓线的外侧等间距设置有多个线极化馈源，所述的线极化馈源的辐射口面的竖向中心线与所述的介质龙伯透镜的最大截面呈45°；
4、所述的单元包括三个互相正交的竖向介质杆、第一水平介质杆和第二水平介质杆，所述的竖向介质杆、第一水平介质杆和第二水平介质杆的长度相同且其宽度方向的截面为正方形，所述的第一水平介质杆和第二水平介质杆的截面边长相同，均为b2，所述的竖向介质杆的截面边长为b1，所述的b1与b2相差1.4mm。
5、本专利技术还包括以下技术特征：
6、所述的线极化馈源最多设置有7个。
7、相邻所述的线极化馈源之间相距20°。
8、所述的线极化馈源采用标准开口波导bj100。
9、所述的介质龙伯透镜的半径为63mm。
10、每个所述的线极化馈源辐射口面与介质龙伯透镜中心之间的距离均为65mm。
11、所述的竖向介质杆、第一水平介质杆和第二水平介质杆的长度均为7mm。
12、本专利技术与现有技术相比，有益的技术效果是：
13、(ⅰ)本专利技术中在保证龙伯透镜半径大小不变的条件下，设计了一种各向异性的单元，由这种单元所构建的龙伯透镜即保证了增益最佳，且实现了斜线极化到圆极化的转换，解决了现有技术中所设计的龙伯透镜无法在保证其半径满足增益最佳的同时实现线极化向圆极化转换的技术问题。
14、(ⅱ)此外，在透镜周围布置多个线极化馈源，通过切换线极化馈源的通断实现对应的波束切换。
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1.一种极化转换龙伯透镜天线，包括介质龙伯透镜(1)，其特征在于，所述的介质龙伯透镜(1)为由多个各向异性且结构尺寸不同的单元(2)堆叠而成的球体，所述的介质龙伯透镜(1)的最大截面的轮廓线的外侧等间距设置有多个线极化馈源(3)，所述的线极化馈源(3)的辐射口面的竖向中心线与所述的介质龙伯透镜(1)的最大截面呈45°；
2.如权利要求1所述的极化转换龙伯透镜天线，其特征在于，所述的线极化馈源(3)最多设置有7个。
3.如权利要求1所述的极化转换龙伯透镜天线，其特征在于，相邻所述的线极化馈源(3)之间相距20°。
4.如权利要求1所述的极化转换龙伯透镜天线，其特征在于，所述的线极化馈源(3)采用标准开口波导BJ100。
5.如权利要求1所述的极化转换龙伯透镜天线，其特征在于，所述的介质龙伯透镜(1)的半径为63mm。
6.如权利要求5所述的极化转换龙伯透镜天线，其特征在于，每个所述的线极化馈源(3)辐射口面与介质龙伯透镜(1)中心之间的距离均为65mm。
7.如权利要求1所述的极化转换龙伯透镜天线，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一种极化转换龙伯透镜天线，包括介质龙伯透镜(1)，其特征在于，所述的介质龙伯透镜(1)为由多个各向异性且结构尺寸不同的单元(2)堆叠而成的球体，所述的介质龙伯透镜(1)的最大截面的轮廓线的外侧等间距设置有多个线极化馈源(3)，所述的线极化馈源(3)的辐射口面的竖向中心线与所述的介质龙伯透镜(1)的最大截面呈45°；
2.如权利要求1所述的极化转换龙伯透镜天线，其特征在于，所述的线极化馈源(3)最多设置有7个。
3.如权利要求1所述的极化转换龙伯透镜天线，其特征在于，相邻所述的线极化馈源(3)之间相距20°。
【专利技术属性】
技术研发人员：任宇辉，纪凯龙，白海灵，麻雨田，黄韫智，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：
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