高功率微波极化转换超透镜天线.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CN111585030A(43)申请公布日2020.08.25(21)申请号202010582416.4(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2页说明书7页附图5页(54)发明名称高功率微波极化转换超透镜天线(57)摘要本发明公开了一种高功率微波极化转换超透镜天线，目的是解决现有喇叭天线不具备极化转换功能、与波导圆极化器配合时轴向不够紧凑问题。本发明由喇叭天线和极化转换超透镜构成，喇叭天线由第一法兰盘、圆锥喇叭和第二法兰盘组成。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，极化转换超透镜单元中心钻有通孔，通孔内部有两个弓形柱，分别通过支撑杆与通孔内壁连接，极化转换超透镜单元的两端分别开有两个匹配槽。极化转换超透镜单元横截面为正六边形，紧密排列成一个圆形。本发明厚度在一个自由空间波长左右，轴向上更加紧凑，具有较高功率容量，可直接将线极化模式转换为圆极化模式，并将圆极化微波模式辐射到自由空间中。CN111585030ACN111585030A权利要求书1/2页1.一种高功率微波极化转换超透镜天线，其特征在于高功率微波极化转换超透镜天线由喇叭天线(1)和极化转换超透镜(2)两部分构成，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)焊接作为输出端口，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；定义靠近微波源的一端为输入端，定义远离微波源的一端为输出端；喇叭天线(1)和极化转换超透镜(2)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，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；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，在第一圆柱形通孔(211)内部支撑第二弓形柱(213)；第一弓形柱(212)与第一支撑杆(214)长度均等于l2；沿O1O1’方向，极化转换超透镜单元(21)在远离微波源的一端开有两个匹配槽，分别为第一出射匹配槽(216)及第二出射匹配槽(218)；极化转换超透镜单元(21)在靠近微波源的一端也开有两个匹配槽，分别