[发明专利]一种毫米波低损耗罗特曼透镜

说明书

本发明公开了一种毫米波低损耗罗特曼透镜，所述罗特曼透镜包括单层非金属化介质基板和两层印制化金属平面透镜，非金属化介质基板位于两层印制化金属平面透镜之间，形成夹层结构。本发明通过将透镜体分区并且每个区域对应的非金属化介质基板具有等效相对介电常数分区设计，输入端口到输出端口间的传输会发生折射，相邻区域能量传输满足Snell折射定律，而不满足几何光学直线传输，通过优化透镜体的分区数量M及非金属化介质基板区域的等效相对介电常数ε_eff,i，可使能量传输聚集在输入端口区域和输出端口区域之间，减少传输至空置端口的能量，保证本实施例设计的罗特曼透镜具有低损耗特性。

技术领域

本发明涉及多波束形成网络技术领域，尤其涉及到一种毫米波低损耗罗特曼透镜。

背景技术

罗特曼(Rotman)透镜是一种常用的多波束形成网络，利用波束口到天线阵上各个单元的光程差来确定波束指向，是一种真时延(True Time Delay，TTD)波束形成器，理论上波束指向与工作频率无关，频率变化时波束指向固定不变，能实现较宽的频带。微带线型罗特曼透镜的电路简单，体积小，重量轻，设计灵活，采用印制电路技术加工，易于集成，成本低，也是最常用的实现形式。

随着技术发展，毫米波频段设备得到广泛应用，微带线型罗特曼透镜有较大损耗，且微带线宽度和厚度与频率相关，导致微带线线宽尺寸小，馈电结构复杂，实现难度大。基片集成波导(substrate integrated waveguide，SIW)罗特曼透镜因其加工方便，易于集成等优点，广泛应用于毫米波频段。但罗特曼透镜能量传输基于几何光学直线传播，会有部分能量传输至空置端口，导致能量损失，致使输入端口至输出端口间传输损耗变大。综上所述，应用于毫米波频段的基片集成波导罗特曼透镜也存在传输损耗较大的问题，难以应用于低损耗场合。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种毫米波低损耗罗特曼透镜，旨在解决目前应用于毫米波频段的基片集成波导罗特曼透镜也存在传输损耗较大的问题，难以应用于低损耗场合的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种毫米波低损耗罗特曼透镜，包括单层非金属化介质基板和两层印制化金属平面透镜；其中：

所述非金属化介质基板位于两层印制化金属平面透镜之间，形成夹层结构，印制化金属化平面透镜包括输入端口、输出端口、空置端口和透镜体；

所述透镜体分为M个区域，每个区域对应的非金属化介质基板区域具有等效相对介电常数分区设计，所述输入端口，输出端口和空置端口基于基片集成波导结构实现；

其中，所述透镜体上每个区域对应的非金属化介质基板区域的等效相对介电常数不同；

所述透镜体上从输入端口至输出端口的M个区域对应的非金属化介质基板区域的等效相对介电常数分别为ε_eff,1，ε_eff,2，…，ε_eff,M-1，ε_eff,M，满足关系式：

ε_eff,1ε_eff,2…ε_eff,i…ε_eff,M-1ε_eff,M

其中，i表示所述透镜体上从输入端口至输出端口的第i个区域。

可选的，所述每个区域对应的非金属化介质基板区域具有等效相对介电常数分区设计，具体为：

根据非金属化介质基板的相对介电常数ε_h，对透镜体的M个区域对应的非金属化介质基板开非金属化孔，使每个区域对应的非金属化介质基板区域的等效相对介电常数ε_eff,i发生变化；其中：

每个区域对应的非金属化介质基板区域的等效相对介电常数ε_eff,i通过等效媒质理论计算获得。