寬波束毫米波圓極化天線的製作方法

2023-06-18 13:22:32 2

本實用新型涉及一種天線，尤其涉及一種寬波束毫米波圓極化天線。

背景技術：

隨著毫米波技術的迅速發展，其應用領域不斷擴大到包括無人駕駛、醫療成像、移動通信等諸多領域，在國防和現代化戰爭中更是發揮著巨大作用，毫米波雷達以及電子對抗系統在各種軍用平臺中得到了廣泛的應用。

在許多應用場景中，系統要求毫米波天線具有很寬的波束，比如達到120度的波束寬度，來滿足一個大角度空域的覆蓋。毫米波天線的實現形式有微帶天線、振子天線以及波導喇叭天線等。要實現天線的圓極化，對於微帶天線來說可以進行切角處理或者雙饋點饋電，對于振子天線可以用兩個線極化天線來合成，但是都存在加工精度要求高以及損耗較大的缺點。圓極化波導喇叭天線通過圓極化轉換器可以方便的實現從線極化到圓極化的轉化，輻射效率也很高。但是以上三種天線的波束寬度一般在90度以內，未達到如120度的超寬波束。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題在於，提供一種波束寬度能達到90度以上，滿足系統的電氣性能指標要求及機械性能指標要求的寬波束毫米波圓極化天線。

本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是：提供一種寬波束毫米波圓極化天線，包括毫米波圓極化天線組件以及介質透鏡，所述介質透鏡設置在所述毫米波圓極化天線組件一側並連接在所述毫米波圓極化天線組件上；並且，所述介質透鏡上設有與所述毫米波圓極化天線組件的輻射口正對的凹面，所述凹面的開口背向所述輻射口。

優選地，所述毫米波圓極化天線組件包括錐形轉換器和圓波導矩形波導轉換器，所述圓波導矩形波導轉換器安裝在所述錐形轉換器的外周尺寸較大的一端上；所述介質透鏡於所述錐形轉換器的外周尺寸較小的一端上連接在所述錐形轉換器上。

優選地，所述圓波導矩形波導轉換器內嵌在所述錐形轉換器的外周尺寸較大的一端，並通過第一緊固件固定連接所述錐形轉換器。

優選地，所述介質透鏡包括設置在所述錐形轉換器一側的平板部、連接在所述平板部周緣的支撐部，所述支撐部向所述錐形轉換器方向延伸並連接在所述錐形轉換器上；所述凹面正對所述錐形轉換器的輻射口開設在所述平板部上。

優選地，所述平板部為圓形平板，其直徑不大於所述錐形轉換器的最大外周尺寸。

優選地，所述支撐部垂直連接在所述平板部的周緣，並通過第二緊固件連接所述錐形轉換器。

優選地，所述介質透鏡為低損耗、低介電常數的非金屬材料製成的非金屬透鏡。

優選地，所述介質透鏡為聚四氟乙烯透鏡。

優選地，所述凹面的直徑與所述毫米波圓極化天線組件的工作波長一致。

優選地，所述凹面的直徑大於或等於所述毫米波圓極化天線組件的輻射口的直徑。

本實用新型的寬波束毫米波圓極化天線，通過在毫米波圓極化天線組件上增設介質透鏡，完美的解決了展寬天線波束的問題，波束寬度能達到90度以上，滿足系統的電氣性能指標要求及機械性能指標要求。介質透鏡的結構較為簡單，加工方便，成本低，以非常低的代價實現了系統的性能要求。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中：

圖1是本實用新型一實施例的寬波束毫米波圓極化天線的俯視圖；

圖2是本實用新型一實施例的寬波束毫米波圓極化天線的仰視圖；

圖3是本實用新型一實施例的寬波束毫米波圓極化天線的剖面結構示意圖。

具體實施方式

為了對本實用新型的技術特徵、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖詳細說明本實用新型的具體實施方式。

如圖1-3所示，本實用新型一實施例的寬波束毫米波圓極化天線，包括毫米波圓極化天線組件2以及介質透鏡1。介質透鏡1設置在毫米波圓極化天線組件2一側並連接在毫米波圓極化天線組件2上；並且，介質透鏡1上設有與毫米波圓極化天線組件2的輻射口20正對的凹面10，凹面10的開口背向輻射口20。

毫米波圓極化天線組件2用於可以輻射和接收毫米波頻段的圓極化電磁波，所產生的天線方向圖為一個定向的波束；介質透鏡1在毫米波圓極化天線組件2上可以明顯地展寬天線的波束，滿足在特定應用領域如電子對抗中對寬天線波束的要求。

毫米波圓極化天線組件2的中部設有貫通其上下兩端的通道，以圖3所示寬波束毫米波圓極化天線放置方向為例，毫米波圓極化天線組件2的通道的頂部開口形成輻射口20。

其中，毫米波圓極化天線組件2包括錐形轉換器21和圓波導矩形波導轉換器22，圓波導矩形波導轉換器22作為圓形波導和矩形波導之間的轉換裝置，其安裝在錐形轉換器21的外周尺寸較大的一端上；介質透鏡1於錐形轉換器21的外周尺寸較小的一端上連接在錐形轉換器21上。圓波導矩形波導轉換器22的外部尺寸根據錐形轉換器21的安裝要求進行加工設定。

毫米波圓極化天線組件2的通道貫通錐形轉換器21，輻射口20位於錐形轉換器21的外周尺寸較小的一端上，也作為錐形轉換器21的輻射口。

本實施例中，圓波導矩形波導轉換器22內嵌在錐形轉換器21的外周尺寸較大的一端，並通過第一緊固件如螺栓等固定連接錐形轉換器21。

毫米波圓極化天線組件2採用金屬材料製成。例如，圓波導矩形波導轉換器22和錐形轉換器21可選用且不限於5052-T4鋁合金或2A12-T4鋁合金製成，具有良好電氣性能和機械加工性能等特點。

為了滿足介質透鏡1的防護性能，介質透鏡1至少需要滿足以下四項要求：①、具有優良的電氣性能，其材料的透波性能要好，即對電磁波的反射和透過損耗要小，這就要求材料的介電常數和介質損耗正切值都要小；②、具有良好的耐候性，經得起太陽輻射、雨水侵蝕等自然環境條件；③、材料具有良好的可機械加工性能，能使用車床、銑床等加工設備加工；④、凹面10的位置位於毫米波圓極化天線組件2輻射口20的正上方，凹面20的直徑約為一個天線的工作波長。因此，介質透鏡1採用低損耗、低介電常數的非金屬材料製成，例如聚四氟乙烯等。介質透鏡1優選為聚四氟乙烯透鏡。

本實施例例中，介質透鏡1包括設置在錐形轉換器21一側的平板部11、連接在平板部11周緣的支撐部12，支撐部12向錐形轉換器21方向延伸並連接在錐形轉換器21上。

具體地，本實施例中，平板部11為圓形平板，其直徑不大於錐形轉換器21的最大外周尺寸。支撐部12垂直連接在平板部11的周緣，並通過第二緊固件如螺栓等連接錐形轉換器21。

凹面10正對錐形轉換器21的輻射口20開設在平板部11上。平板部11在錐形轉換器上21並不直接接觸錐形轉換器21，從而凹面10和輻射口20之前有一定的間隔。

凹面10的直徑與毫米波圓極化天線組件2的工作波長一致。凹面10的直徑大於或等於毫米波圓極化天線組件2的輻射口20的直徑，以保證可以展寬天線的波束。

以上所述僅為本實用新型的實施例，並非因此限制本實用新型的專利範圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護範圍內。