一种可实现波束偏转的高功率模式转换超透镜天线.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111600132A(43)申请公布日2020.08.28(21)申请号202010582435.7(22)申请日2020.06.23(71)申请人中国人民解放军国防科技大学地址410073湖南省长沙市开福区德雅路109号(72)发明人袁成卫赵旭浩张建德张强孙云飞(74)专利代理机构湖南兆弘专利事务所(普通合伙)43008代理人陈晖(51)Int.Cl.H01Q13/02(2006.01)H01Q1/50(2006.01)H01Q15/04(2006.01)H01Q15/24(2006.01)权利要求书4页说明书10页附图7页(54)发明名称一种可实现波束偏转的高功率模式转换超透镜天线(57)摘要本发明公开了一种可实现波束偏转的高功率模式转换超透镜天线，目的是解决高功率微波天线不具备模式转换功能，轴向结构冗长问题。本发明由喇叭天线、极化转换超透镜、定位法兰盘和模式转换超透镜构成；极化转换超透镜由多个极化转换超透镜单元以蜂窝状排列组合而成，单元中心的通孔内部有2个弓形柱和2个支撑杆，两端分别开有2个匹配槽；极化转换超透镜单元横截面为正六边形，紧密排列成圆形；模式转换超透镜由多个模式转换超透镜单元以蜂窝状排列组合而成，单元中心的通孔内部有2个弓形柱和2个支撑杆；模式转换超透镜单元横截面为正六边形，紧密排列成圆形。本发明轴向紧凑，可实现模式转换，能改变波束的出射方向，轴向结构紧凑，损耗低。CN111600132ACN111600132A权利要求书1/4页1.一种可实现波束偏转的高功率模式转换超透镜天线，其特征在于可实现波束偏转的高功率模式转换透镜由喇叭天线(1)、极化转换超透镜(2)、定位法兰盘(3)和模式转换超透镜(4)四部分构成，其中喇叭天线(1)为圆锥喇叭天线，由第一法兰盘(11)，圆锥喇叭(12)和第二法兰盘(13)组成；喇叭天线(1)一端通过第一法兰盘(11)与微波源相连作为输入端口，另一端通过第二法兰盘(13)与极化转换超透镜(2)的一面焊接，第一法兰盘(11)和第二法兰盘(13)分别与圆锥喇叭(12)的两端相连；极化转换超透镜(2)的另一面与定位法兰盘(3)一端焊接；定位法兰盘(3)一端与极化转换超透镜(2)焊接，另一端与模式转换超透镜(4)焊接；定义靠近微波源的一端即第一法兰盘(11)所在的端为输入端，定义远离微波源的一端即模式转换超透镜(4)所在的一端为输出端；喇叭天线(1)、极化转换超透镜(2)、定位法兰盘(3)和模式转换超透镜(4)共轴，中心轴线为OO’；喇叭天线(1)的第一法兰盘(11)焊接在圆锥喇叭(12)输入端的外壁上，第二法兰盘(13)焊接在圆锥喇叭(12)输出端的外壁上；第一法兰盘(11)呈圆环状，其外直径为D1，内直径为D2，圆环厚度即轴向长度为t1；圆锥喇叭(12)由圆波导(121)和圆锥波导(122)连接而成，其中圆波导(121)形状为一个圆筒，内直径等于D2，轴向长度为t2，波导壁厚为s；圆锥波导(122)与圆波导(121)相连一端的内直径等于D2，远离圆波导(121)一端的内直径为D3，轴向长度为l1，波导壁厚等于s，D3>D2；第二法兰盘(13)呈圆环状，其外直径为D4，内直径等于D3，第二法兰盘(13)圆环厚度即轴向长度等于t1；极化转换超透镜(2)整体呈圆盘状，其直径等于D4，厚度为l2；极化转换超透镜(2)由多个极化转换超透镜单元(21)以蜂窝状排列组合而成，令任意一个极化转换超透镜单元(21)的中心轴线为O1O1’，O1O1’与OO’平行；极化转换超透镜单元(21)中心钻有一个第一圆柱形通孔(211)，第一圆柱形通孔(211)半径为r，深度为l2，第一圆柱形通孔(211)的中心轴线与O1O1’共轴；第一圆柱形通孔(211)内部有两个结构相同的弓形柱，分别为第一弓形柱(212)和第二弓形柱(213)，第一弓形柱(212)和第二弓形柱(213)分别通过第一支撑杆(214)和第二支撑杆(215)与第一圆柱形通孔(211)内壁连接，第一弓形柱(212)和第二弓形柱(213)关于O1O1’180°旋转对称；第一几何中心轴线O2O2’为经过第一弓形柱(212)矩形底面几何中心的垂线，O2O2’与O1O1’垂直；第一支撑杆(214)与第二支撑杆(215)为两个结构相同的扇环形柱，第一支撑杆(214)与第二支撑杆(215)关于O1O1’180°旋转对称；第一支撑杆(214)一个弧面与第一圆柱形通孔(211)内壁连接，另一个弧面与第一弓形柱(212)的弧面连接，在第一圆柱形通孔(211)内部支撑第一弓形柱(212)；第二支撑杆(215)一个弧面与第一圆柱形通孔(211)内壁连接，另一个弧面与第二弓形柱(213)的弧面连接，