一种轻量化介质填充式多波束柱面龙伯透镜天线的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明涉及到一种属于天线工程技术领域的龙伯透镜天线，具体来说是一种适用 于多波束定向通信及波束扫描的介质填充式柱面龙伯透镜天线。
【背景技术】
[0002] 随着卫星通信、雷达系统以及电子对抗等技术领域对多波束天线的需求越来越 多，相应地对多波束天线的要求也越来越高，在满足高增益、窄波束、低副瓣、波束覆盖范围 广等要求的同时还要兼顾扫描速度、成本、环境等需要。
[0003] 传统工艺大多采用介质塑料泡沫热发泡法来实现龙伯透镜天线的制作，如专利 CN101057370中通过开模方法对泡沫塑料珠料进行发泡，但是这种方法工艺流程非常复杂 且发泡均匀性难以控制，对加工条件要求很高，导致加工成本不可控制、批量生产困难。
[0004] 美国专利US 5677796所公开的题为 "Luneberg I ens and me thod of constructing same"中详细介绍了一种利用二次曲线形的特殊钻头沿介质透镜的半径方 向开渐变锥形孔的方法，从而设计出满足龙伯透镜介电常数渐变规律的龙伯透镜，该方法 不仅加工难度大且需考虑材料的机械强度，因而成本也较高;且由于本底材料质量密度一 般均较高，对于较大型龙伯透镜其重量问题突出。刘志佳在论文"基于开孔结构的龙伯透镜 天线技术"中介绍了一种在高介电常数介质上钻柱形孔填充空气来实现满足龙伯透镜介电 常数渐变规律的介质透镜，实现了高效率、高增益及低成本。但由于开孔基底材料较重，使 得透镜天线重量也不具优势。
[0005] S · Rondineau等人在IEEE Antennas Wireless Propag · (vol · 2，pp · 163-166， 2003)上发表的题为"A sliced spherical Luneburg lens"论文介绍了一种薄片式龙伯透 镜天线，该透镜在聚四氟乙烯上钻不同密度及大小的孔，再将钻孔后的多层圆形聚四氟乙 烯薄片粘合组装设计出龙伯透镜天线，这种方法设计出的透镜天线各向异性性能较差，且 重量也不具优势。
[0006] 东南大学崔铁军等人在Appl ied Physics Letters · (vol · 95，issue 18， id. 181901 ,2009)上发表的题为"Broadband planar Luneburg lens based on complementary metamaterials"论文中利用电磁超材料设计了工作于Ku波段的龙伯透镜 天线，但该天线口径效率较低。
【发明内容】
[0007] 本发明的发明目的在于:针对上述存在的问题，提出了一种新型的轻量化介质填 充式多波束柱面龙伯透镜天线
[0008] 本发明的轻量化介质填充式多波束柱面龙伯透镜天线，包括柱面龙伯透镜、弧形 结构馈源阵、金属平板，其中位于两块平行的金属平板之间的柱面龙伯透镜分为三层:外层 透镜、中间层透镜和内层透镜，每层透镜均采用低介电常数轻质基底材料;在每层透镜的基 底材料上开孔并填充高介电常数材料，形成介质棒，且三层透镜上的孔的孔密度由外层透 镜到内层透镜依次变大，即内层透镜上的孔密度大于中间层透镜上的孔密度，中间层透镜 上的孔密度大于外层透镜上的孔密度，每层透镜的孔可以是均匀分布也可以是非均匀分 布，各孔的直径优选为相同尺寸，也可以尺寸不同。弧形结构馈源阵固定于两块平行的金属 平板之间。
[0009]本发明的天线采用介质填充工艺，在低介电常数基底材料上开孔填充高介电常数 介质材料来实现所需渐变介电常数，低介电常数基底材料可以是轻质泡沫，也可以是空气。 其不仅结构简单紧凑，而且实现了轻量化，使其能更好的应用于多波束定向通信和波束扫 描天线，尤其是对重量有所要求的场合。
[0010]等效媒质理论是一种关于混合介质材料电磁特性的宏观等效理论。按照不同比例 混合不同电磁特性的材料可以让混合后的材料具有期望的电磁特性。本发明采用A-BG等效 媒质理论来进行等效。其计算公式如下：
f
[0012] 其中eeff为混合材料的等效介电常数，ει为填充材料的介电常数，eh为基底材料的 介电常数，P为开孔后填充材料体积占整个混合材料体积的体积比分数。
[0013] 遵循加工方便、等效均匀一致性好、加工后材料机械强度高等原则，本发明的开孔 采用圆柱形孔。为了保证等效媒质理论的有效性，孔径大小一般控制在四分之一波长以下。 [0014]在天线模型的等效介电常数εΜ经优化并确定后，根据采用的基底材料的介电常 数、介质棒的介电常数(填充材料的介电常数），基于A-BG等效媒质理论确定填充材料的体 积比P，基于柱面龙伯透镜的尺寸和介质棒尺寸，可以得到介质棒的个数，即三层透镜的所 有开孔数。在基于三层透镜上孔密度由外层透镜到内层透镜依次变大的条件，对开孔结构 即孔半径和孔的数量进行优化，从而完成本发明的天线的设计。
[0015] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是:本发明采用介质填充 方法在低介电常数介质上填充高介电常数介质来实现满足龙伯透镜规律渐变介电常数的 人工复合材料，从而设计出轻型化的柱面龙伯透镜天线。透镜天线上下两层的金属平板构 成平行板波导，限制电磁波的同时能减小电磁波在俯仰面的发散。此外，还可以利用金属平 板固定弧形结构馈源阵，降低天线整体高度，使得天线小型化、紧凑。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明一种轻量化介质填充式多波束柱面龙伯透镜天线的三维结构图；
[0017] 图2为本发明一种轻量化介质填充式多波束柱面龙伯透镜天线的俯视图和侧视 图；
[0018] 图3为本发明柱面龙伯透镜天线中10个E形贴片天线馈源单独激励时的驻波比；
[0019] 图4为本发明柱面龙伯透镜天线中单个馈源激励时的方位面辐射方向图；
[0020] 图5为本发明柱面龙伯透镜天线中单个馈源激励时的俯仰面辐射方向图；
[0021] 图6为本发明柱面龙伯透镜天线中10个馈源依次激励时在方位面形成的10个波 束；
[0022]图7为本发明柱面龙伯透镜天线中的基底材料由轻质泡沫改为空气后的三维结构 图。
[0023] 其中，11--外层透镜、12--中间层透镜、13--内层透镜、21--外层尼龙棒、 22--中间层尼龙棒、23--内层尼龙棒、3--弧形阵、4--金属平板。
【具体实施方式】
[0024]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合实施方式和附图，对本发 明作进一步地详细描述。
[0025]图1和图2详细地描述了一种轻量化介质填充式多波束柱面龙伯透镜天线的结构 图。依图示描述，此装置主要包括柱面龙伯透镜天线、10个E型微带贴片馈源组成的弧形阵 3、两块平行的金属平板4,其中柱面龙伯透镜包括三层:外层透镜11、中间层透镜12、内层透 镜13,三层透镜都采用低介电常数轻质基底材料，本实施方式中采用轻质泡沫作为基底材 料，在基底材料上开孔并填充高介电常数材料，形成介质棒。本实施方式中介质棒的材料为 尼龙，即介质棒为圆柱形尼龙棒。每个圆柱形尼龙棒的直径可以不同，优选为直径相同。且 每层透镜(外层透镜11、中间层透镜12、内层透镜13)所分布的圆柱形尼龙棒可以是均匀分 布，即相邻间隔相同，也可以为非均匀分布。优选为均匀分布。
[0026]例