[发明专利]一种W波段圆极化透镜天线

说明书

本申请涉及一种W波段圆极化透镜天线，包括透镜天线结构及设于所述透镜天线结构底部的光栅结构；其中，所述透镜天线结构包括多个具有相同和/或不同透镜结构的透镜单元结构，多个所述透镜单元结构按照对应的相位分布进行排列；所述光栅结构包括多个等间隔设置的光栅层。相比现有技术，本发明的W波段圆极化透镜天线能够在w波段具有高增益、高带宽的特点，满足了实际应用需求。

技术领域

本申请涉及透镜天线技术领域，特别是涉及一种W波段圆极化透镜天线。

背景技术

w波段在卫星通讯、毫米波雷达、射电天文、国防军工等领域有非常重要的运用。天线作为这些应用设备的基本组件，对设备的功能发挥具有重要的影响。然而，大多数的微波透镜天线的设计和制造方法由于馈电损耗、导体损耗和制造精度等原因使得其很难在毫米波和太赫兹区域获得高增益，同时带宽也比较窄，特别是在w波段。因此，亟需提供一种高增益、高带宽的透镜天线。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种高增益、高带宽的W波段圆极化透镜天线。

本发明实施例提供了一种W波段圆极化透镜天线，包括透镜天线结构及设于所述透镜天线结构底部的光栅结构；其中，所述透镜天线结构包括多个具有相同和/或不同透镜结构的透镜单元结构，多个所述透镜单元结构按照对应的相位分布进行排列；所述光栅结构包括多个等间隔设置的光栅层。

进一步地，每个所述透镜单元结构均包括柱形结构、以及设于所述柱形结构内的第一柱形孔及第二柱形孔；其中，所述第一柱形孔与所述第二柱形孔的高度之和等于所述柱形结构的高度。

进一步地，所述柱形结构为正方形的柱形结构，由介电常数为2.66，介质正切损耗值为0.03的3D打印材料打印而成；其中，所述柱形结构的高度为8mm、宽度为2mm。

进一步地，所述柱形结构中第一柱形孔及第二柱形孔的高度和宽度通过仿真计算得到，仿真的频率点为70GHz、90GHz和110GH。

进一步地，对所述第一柱形孔及第二柱形孔的高度和宽度进行仿真计算时，沿所述第一柱形孔高度方向的扫描范围为1～7mm，扫描步长1mm，沿所述第一柱形孔宽度方向的扫描范围为0.4～1.9mm，扫描步长0.05mm；沿所述第二柱形孔高度方向的扫描范围为1～7mm，扫描步长1mm，沿所述第二柱形孔宽度方向的扫描范围为0.4～1.7mm，扫描步长0.05mm。

进一步地，不同频率点透镜单元结构的相位分布的计算公式为：

其中，x_ij与y_ij表示透镜单元结构的X坐标位置与Y坐标位置，c为真空中电磁波的传播速度，f为工作的频率，φ_70G、φ_90G及φ_110G分别表示在70GHz、90GHz及110GHz三个频率波段的参考相，F表示透镜天线结构的焦距。

进一步地，对70GHz、90GHz及110GHz三个频率波段的参考相进行优化时，对应的优化模型为：

其中，及分别表示在70GHz、90GHz及110GHz仿真透镜单元结构时获得的相位，分别表示在70GHz、90GHz、110GHz时需求的相位，Total_Number表示透镜天线中透镜天线结构包含的单元数目。

进一步地，所述光栅层的高度为6mm，一个仿真周期中两个相邻光栅层中的每个光栅层的厚度与两个相邻光栅层中空气缝隙的宽度相同，均为0.85mm。