CN112151967B - 一种龙伯透镜天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种龙伯透镜天线，所述天线包括：馈源线阵，所述馈源线阵包括，呈线性排列的至少两个馈源，且所述馈源线阵的总长度不大于龙伯透镜直径的预设数量倍，所述预设数量小于1；所述馈源线阵的阵列延伸方向与所要优化的波束方向相同；所述馈源线阵通过合路器连接到信号源。应用本发明实施例，可以降低龙伯透镜天线的副瓣电平。
Description
技术领域
本发明涉及一种龙伯透镜天线及装置，更具体涉及一种龙伯透镜天线。
背景技术
龙伯透镜天线以球形为基本形状，龙伯透镜天线包括龙伯透镜以及设置于龙伯透镜上的馈源。龙伯透镜天线是一种透过电介质将电磁波聚焦至焦点的透镜天线。它是一个由介电材料制成的球体，能够将各个方向传来的电磁波汇聚到透镜表面相应的一点。在无限接近球体表面的部分，其材质的介电常数＝1，即与空气的介电常数相同；其球心处的介电常数＝2，球体从表面到中心材质的介电常数是渐变的。
龙伯透镜天线一般都是针对特定目标入射电磁波进行设计的。目标入射电磁波穿透球体表面，然后折射聚焦到球体另一面的焦点上，不同电磁波信号的入射方向不同，在球面上汇聚的焦点位置也不同。因此在龙伯透镜天线为完全球体的情况下，接收信号角度方位广，只需沿着透镜表面简单地移动馈源位置，或放置多个馈源，就可以同时接收多个信号而不需改变透镜天线的位置。基于类似的原理，可以将龙波透镜天线作为信号发射天线进行通信信号的发射。
现有的龙伯透镜的天线辐射方向图的副瓣电平一般在-15dB左右，但是，很多应用场景中需要副瓣的电平应当不高于-20dB，因此，现有技术存在副瓣电平较高的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供了一种龙伯透镜天线，以解决现有技术中存在的龙伯透镜天线副瓣电平较高的技术问题。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
本发明实施例提供了一种龙伯透镜天线，所述天线包括：馈源线阵，所述馈源线阵包括，呈线性排列的至少两个馈源，且所述馈源线阵的总长度不大于龙伯透镜直径的预设数量倍，所述预设数量小于1；
所述馈源线阵的阵列延伸方向与所要优化的波束方向相同；
所述馈源线阵通过合路器连接到信号源。
可选的，所述天线还包括：龙伯透镜，所述龙伯透镜为球形；
所述馈源线阵的相位中心与龙伯透镜球心连成的直线的延伸方向，与延伸方向与龙伯透镜天线的信号发射方向相同。
可选的，所述天线还包括：龙伯透镜，所述龙伯透镜为部分球形，且龙伯透镜的球心位于金属反射板上；
所述馈源线阵发射的电磁波以龙伯透镜球心为反射点进行信号的发射，且反射的信号传播方向与龙伯透镜天线的信号发射方向相同。
可选的，所述馈源线阵中相邻两个馈源之间的中心距为0.2-0.7λ，其中，λ为龙伯透镜发射的信号的波长。
可选的，所述馈源线阵设置于龙伯透镜的表面。
可选的，所述预设数量为不大于0.2的值。
可选的，所述馈源线阵的为直线阵列。
可选的，所述馈源线阵的为弧线阵列，且弧线阵列的圆心为龙伯透镜的球心。
可选的，所述馈源线阵中至少两个馈源共介质板设置。
可选的，所述馈源线阵中的馈源分别设置在独立的介质板上。
本发明相比现有技术具有以下优点：
应用本发明实施例，通过在龙伯透镜天线上设置馈源线阵，利用馈源线阵发射信号时的远场相干叠加效应，降低了副瓣的电平。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种龙伯透镜天线的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种龙伯透镜天线的方向图；
图3为本发明实施例提供的一种龙伯透镜天线线阵馈源的方向图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
图1为本发明实施例提供的一种龙伯透镜天线的结构示意图，如图1所示，所述天线包括：馈源线阵100，所述馈源线阵100包括，呈线性排列的至少两个馈源，且所述馈源线阵100的总长度不大于龙伯透镜200直径的预设数量倍，所述预设数量小于1；
所述馈源线阵100的阵列延伸方向与所要优化的波束方向相同；
所述馈源线阵100通过合路器连接到信号源。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述天线还包括：龙伯透镜200，所述龙伯透镜200为球形；
所述馈源线阵100的相位中心与龙伯透镜200球心连成的直线的延伸方向，与延伸方向与龙伯透镜200天线的信号发射方向相同。
图2为本发明实施例提供的一种龙伯透镜天线的方向图；图3为本发明实施例提供的一种龙伯透镜天线的线阵馈源的方向图，如图2和图3所示，龙伯透镜200为球形，其直径为8.5λ；λ为龙伯透镜天线发射的信号的波长；馈源线阵100包括了3个馈源，三个馈源通过合路器连接在信号源上，信号源发射的信号经过合路器后分成三路由三个馈源输出。
需要强调的是，信号合路为信号处理领域的常规技术手段。
如图2所示，现有技术通常使用馈源300包含的馈源301-馈源307中的一个馈源作为馈源，馈源301-馈源307的副瓣电平均为-16dB左右，而馈源线阵100对应的副瓣电平约为-25.7dB，小于馈源301-馈源307的副瓣电平。
如图3所示，X轴方向的辐射方向图被更好地收拢到主瓣方向。
如图2所示，馈源301-馈源307馈源的波束宽度均在7°左右，而馈源线阵100的波束宽度可以达到10°，因此应用本发明实施例还可以使龙伯透镜具有更宽的波束覆盖范围。
应用本发明图1所示实施例，通过在龙伯透镜透镜天线上设置馈源线阵，利用馈源线阵发射信号时的远场相干叠加效应，降低了副瓣的电平。
另外，龙伯透镜天线的优化通常是对龙伯透镜，即龙伯透镜的优化，龙伯透镜的优化需要在复杂的数学建模过程中确保龙伯透镜具有特定的物理特性是一项长期而艰巨的工作，同时对理论的验证还必须受到现有材料制备和结构制造水平的制约。但是，对龙伯透镜天线的馈源结构的设计主要基于已有的天线理论和设计基础，不涉及到复杂的理论计算和高难度的加工测试工作。因此，优化龙伯透镜天线的馈源结构优化副瓣电平是更加简单和有效的手段。应用本发明实施例，可以简化龙伯透镜的优化过程。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述天线还包括：龙伯透镜200，所述龙伯透镜200为部分球形，且龙伯透镜200的球心位于金属反射板上；
所述馈源线阵100发射的电磁波以龙伯透镜200球心为反射点进行信号的发射，且反射的信号传播方向与龙伯透镜200天线的信号发射方向相同。
在实际应用中，龙伯透镜200可以为半球状，或者三分之一球状，或者五分之一球状；馈源线阵100发射的信号经过根据镜像理论设置好的金属反射板反射后射出。
应用本发明上述实施例，可以适应非完整球形结构的龙伯透镜。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，为了提高馈源线阵100的效果，所述馈源线阵100中相邻两个馈源之间的中心距为0.2-0.7λ，其中，λ为龙伯透镜天线200发射的信号的波长。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，为了方便设置馈源，所述馈源线阵100设置于龙伯透镜200的表面。
在实际应用中，馈源也可以设置在龙伯透镜200的内部。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，为了提高馈源线阵100的效果，即降低旁瓣的电平，所述预设数量为不大于0.2的值。
在实际应用中，馈源线阵100的长度大于2.2λ，且小于等于龙伯透镜200的直径，优选的，馈源线阵100的长度大于2.2λ，且小于等于龙伯透镜200的直径的0.5倍；进一步优选的，馈源线阵100的长度大于2.2λ，且小于等于龙伯透镜200的直径的0.2倍。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述馈源线阵100的为直线阵列。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，为了使馈源线阵100的形状与龙伯透镜200的形状相匹配，进而降低副瓣的电平，所述馈源线阵100的为弧线阵列，且弧线阵列的圆心为龙伯透镜200的球心。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，为了便于设置馈源，所述馈源线阵中至少两个馈源共介质板设置。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述馈源线阵100中的馈源分别设置在独立的介质板上。
在实际应用中，馈源线阵100的长度不小于龙伯透镜天线发射的信号的半波长。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种龙伯透镜天线，其特征在于，所述天线包括：馈源线阵，所述馈源线阵包括，呈线性排列的至少两个馈源，且所述馈源线阵的总长度不大于龙伯透镜直径的预设数量倍，所述预设数量小于1；
所述馈源线阵的阵列延伸方向与所要优化的波束方向相同；
所述馈源线阵通过合路器连接到信号源；
其中，所述馈源线阵的相位中心与龙伯透镜球心连成的直线的延伸方向，与延伸方向与龙伯透镜天线的信号发射方向相同；
所述馈源线阵中相邻两个馈源之间的中心距为0.2-0.7λ，其中，λ为龙伯透镜发射的信号的波长。
2.根据权利要求1所述的一种龙伯透镜天线，其特征在于，所述天线还包括：龙伯透镜，所述龙伯透镜为球形；
所述馈源线阵的相位中心与龙伯透镜球心连成的直线的延伸方向，与延伸方向与龙伯透镜天线的信号发射方向相同。
3.根据权利要求1所述的一种龙伯透镜天线，其特征在于，所述天线还包括：龙伯透镜，所述龙伯透镜为部分球形，且龙伯透镜的球心位于金属反射板上；
所述馈源线阵发射的电磁波以龙伯透镜球心为反射点进行信号的发射，且反射的信号传播方向与龙伯透镜天线的信号发射方向相同。
4.根据权利要求2-3任一项所述的一种龙伯透镜天线，其特征在于，所述馈源线阵设置于龙伯透镜的表面。
5.根据权利要求2-3任一项所述的一种龙伯透镜天线，其特征在于，所述预设数量为不大于0.2的值。
6.根据权利要求1所述的一种龙伯透镜天线，其特征在于，所述馈源线阵的为直线阵列。
7.根据权利要求1所述的一种龙伯透镜天线，其特征在于，所述馈源线阵的为弧线阵列，且弧线阵列的圆心为龙伯透镜的球心。
8.根据权利要求1所述的一种龙伯透镜天线，其特征在于，所述馈源线阵中至少两个馈源共介质板设置。
9.根据权利要求1所述的一种龙伯透镜天线，其特征在于，所述馈源线阵中的馈源分别设置在独立的介质板上。
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