一种新型多波束球形龙伯透镜天线、控制方法及通信基站.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115832698A(43)申请公布日2023.03.21(21)申请号202310112413.8(22)申请日2023.02.14(71)申请人中国人民武装警察部队工程大学地址710086陕西省西安市沣东新城三桥武警路一号(72)发明人朱永忠臧雅丹谢文宣樊莹(74)专利代理机构西安长和专利代理有限公司61227专利代理师何畏(51)Int.Cl.H01Q1/50(2006.01)H01Q1/36(2006.01)H01Q1/12(2006.01)H01Q1/52(2006.01)H01Q15/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种新型多波束球形龙伯透镜天线、控制方法及通信基站(57)摘要本发明属于多波束天线技术领域，公开了一种新型多波束球形龙伯透镜天线、控制方法及通信基站，包括类球形龙伯透镜和馈源天线；所述类球形透镜采用若干个相同类棱锥单元拼接而成，每个类棱锥单元划分为12层，设6阶梯度介电常数；所述馈源天线包括8个±45°双极化天线。本发明解决了以周期单元结构为基础的球形龙伯透镜天线的多波束一致性问题；并通过设定六阶梯度介电常数等效理想龙伯透镜的连续介电常数，实现小型化。天线宽波束扫描范围使其可用作基站天线；新型多波束球形龙伯透镜天线在1.7‑2.7GHz内S11与S22均小于‑10dB，天线阻抗带宽约为45.5%，且双端口隔离度达到‑30dB以下。CN115832698ACN115832698A权利要求书1/1页1.一种新型多波束球形龙伯透镜天线，其特征在于，所述新型多波束球形龙伯透镜天线包括：类球形龙伯透镜和馈源天线；所述类球形龙伯透镜采用若干个相同类棱锥单元拼接而成，每个类棱锥单元划分为12层，经几何光学理论计算后设6阶梯度介电常数；所述馈源天线包括8个±45°双极化天线，产生八个波束。2.如权利要求1所述的新型多波束球形龙伯透镜天线，其特征在于，所述类棱锥单元包括有18个中心角度为20°、高度为120mm的相同类棱锥单元。3.如权利要求1所述的新型多波束球形龙伯透镜天线，其特征在于，所述类球形龙伯透镜半径为120mm。4.如权利要求1所述的新型多波束球形龙伯透镜天线，其特征在于，所述类棱锥单元中的每一阶介电常数均由切割后的环状周期单元结构实现，其中，环状周期单元剖面的宽度和高度为10mm×10mm。5.如权利要求4所述的新型多波束球形龙伯透镜天线，其特征在于，所述周期单元结构剖面中光敏树脂的宽度和高度为8mm×8mm，将空气作为基底材料、光敏树脂作为插入材料，经等效媒质理论计算得出由类球形龙伯透镜球心至表面的六阶介电常数分别为1.95,1.77,1.61,1.48,1.37,1.13。6.如权利要求1所述的新型多波束球形龙伯透镜天线，其特征在于，所述类棱锥单元中设置有支撑结构，用于连接12层切割后的环状周期单元结构，并在由18个类棱锥单元拼接成的龙伯透镜中心插入6mm×6mm×236mm的介质杆，提高天线结构的稳定性。7.如权利要求1所述的新型多波束球形龙伯透镜天线，其特征在于，所述馈源天线中，介质基板印刷1对蝶形偶极子作为辐射单元，背面印刷4个寄生单元，下方加设反射腔，由1对同轴线进行馈电。8.如权利要求1所述的新型多波束球形龙伯透镜天线，其特征在于，相邻馈源天线与类球形龙伯透镜球心连线形成的夹角为20°，馈源天线与类球形龙伯透镜中的类棱锥单元一一对应，不同波束在电磁空间中经过相同的路径、相位产生相同的变化，实现类球形龙伯透镜天线的多波束一致性。9.一种用于实施权利要求1~8任意一项所述的新型多波束球形龙伯透镜天线的控制方法，其特征在于，所述新型多波束球形龙伯透镜天线的控制方法包括：类球形龙伯透镜对馈源天线发射的在自由空间中传播的电磁波进行聚焦与波束赋形，实现波束控制与无源放大。10.一种通信基站，其特征在于，所述通信基站设置有权利要求1~8任意一项所述的新型多波束球形龙伯透镜天线。2CN115832698A说明书1/4页一种新型多波束球形龙伯透镜天线、控制方法及通信基站技术领域[0001]本发明属于多波束天线技术领域，尤其涉及一种新型多波束球形龙伯透镜天线、控制方法及通信基站。背景技术[0002]目前，多波束天线通过对波束在空间上的调控和组合，使得每个波束都具有独立的信息通道，因此在通信系统、无源成像、雷达和导航方面应用广泛。球形龙伯透镜天线是一种具有旋转对称结构的透镜天线，透镜表面的每一个点都可视为焦点。因此调整透镜表面外的馈源位置，便可实现宽角范围内的多波束覆盖，且波束一致性好。[0003]传统的龙伯透镜是利用发泡技术制出分层的球壳而后拼接在一起，但这类球形龙伯透镜往往体积较大、重量较重，并且制作过程复杂。