CN104319490A - 一种可变焦毫米波反射面天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变焦毫米波反射面天线，包括底座支架，所述底座支架一端设置有主反射面，支架另一端设置有副反射面，主反射面一端的支架上设置有馈源，馈源馈出的电磁波经副反射面反射到主反射面；所述副反射面内部中空，副反射面的背部设置有压力接口，压力接口通过压力管线与压力控制设备连接在一起；本发明通过控制副反射面内的压强使得副反射面发生形变，不同的压强导致形变不同，因此实现反射面聚焦焦点位置的可变，与传统的固定聚焦反射面天线相比本发明更能适用于多种不同的使用环境。

Description

一种可变焦毫米波反射面天线

技术领域

本发明涉及毫米波发射天线领域，具体是指一种可变焦毫米波反射面天线。

背景技术

随着毫米波和太赫兹技术的发展，在大功率毫米波无线能量传输、毫米波短程通讯、毫米波成像和毫米波等离子体加热等领域获得了越来越多的应用。在其中的一些应用中，目标与发射天线之间的距离实时变化，且距离变化范围较大。

为了提高与目标的功率耦合效率，希望使目标始终位于菲涅峰内，这就要求毫米波发射天线在近场形成的菲涅尔峰可以随目标的距离变化而变化。

发明内容

本发明的目的是解决目前毫米波聚焦辐射系统中反射面天线的焦距难以随着目标距离而实时变化等难题，根据双透镜焦距调节原理，提出采用可变形的副反射面来实现双反射面焦点的调节，该可变焦毫米波反射面天线结构简单，焦距易于控制

本发明为实现上述目的采用如下技术方案：

一种可变焦毫米波反射面天线，包括底座支架，所述底座支架一端设置有主反射面，支架另一端设置有副反射面，主反射面一端的支架上设置有馈源，馈源馈出的电磁波经副反射面反射到主反射面；所述副反射面内部中空，副反射面的背部设置有压力接口，压力接口通过压力管线与压力控制设备连接在一起。

在上述技术方案中，所述副反射面为薄壁空腔结构，副反射面的面型为薄壁。

在上述技术方案中，所述压力控制设备设置在底座支架上。

在上述技术方案中，所述副反射面内部中空的空间设置有压力介质。

在上述技术方案中，所述压力介质包括但不限于气体、液压油、水。

本发明所述一种可变焦毫米波反射面天线，结合双透镜组合的等效焦距公式(1)描述其工作原理：

$\frac{1}{f}=\frac{f}{f_1}+\frac{1}{f_2}-\frac{d}{f_1\·f_2}---\left(1\right)$

双反射面天线，可以看做是两个透镜组合，其中副面为焦距f₁的凸反射面、作用类似为凹透镜，主面为为焦距f₂的凹反射面、作用类似为凸透镜。

在主反射面焦距f₂固定、主反射面与副反射面距离d固定时，改变副反射面焦距，可以使得透镜组合的等效焦距f在一定范围内变化，实现近场聚焦波束焦点位置的调节。

具体的说，本发明利用双透镜组合原理，采用一个散焦凸反射面镜(副面)和一个聚焦凹反射面(主面)镜组合，其中副反射面为薄壁空腔，副反射面面型可在腔体内压强变化时产生形变，副面的散焦焦距随之变化(腔体内压强变大，副面面型曲率变大，散焦焦距变小；腔体内压强变低，副面面型曲率变小，散焦焦距变大)，通过公式(1)的非线性作用，可实现天线的焦距大幅度调节。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

和传统的双反射面天线相比，本发明最明显的效果在于通过控制不同的压力可以使得副反射面的薄壁曲面发生变化，曲面曲率的变化也就直接使副反射面反射后的电磁波聚焦焦点发生变化，实现了双反射面的焦距可调。而传统的双反射面均为固定焦点，要实现焦距可调，必须调整两个反射面的距离，消耗大量的时间和成本，且精度不高。本发明结构新颖，效果明显通过精密计算，控制压力使得可变焦距精度高，具有良好的实用效果，能实用于不同毫米波的使用环境。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中的副反射面的剖视图；

图3是副面焦距随面型变形量的关系曲线；

图4是天线焦距随副面焦距的变化曲线；

其中：1 是底座支架，2 是高斯波束馈源，3 是副反射面，3a 是副面面型薄壁,3b 是压力空腔,3c 是压力接口，34 是主反射面，5 是压力控制设备，6是压力管线。

具体实施方式

如图1所示，本发明由底座支架、高斯波束馈源、可变形散焦副反射面、聚焦主反射面、压力控制设备和压力管线六个部件组成，压力控制设备安装在底座支架上，通过一根压力管线与副反射面连接。

所述底座支架为一“T”字形平台，平台下部为方位转轴，平台两侧轴承盘与主面和副面悬臂连接，实现俯仰转动，平台中央放置高斯波束馈源，辐射出的高斯波束指向副面。

所述可变形副反射面是实现本发明可变焦的关键，其剖面结构如图所2示，副反射面内部为中空的薄壁空腔结构，副面面型薄壁，厚度较薄；副面与背面之间形成压力空腔，当内部压力介质[如(包含但不仅限于)：气体、液压油、水等压强变化时，副面面型薄壁就会发生形变，其散焦焦距也随之改变；背面设置有压力接口，与压力管线连接，压强控制设备产生的压强变化通过压力管线传递到压力空腔中，最终使得副面发生形变。

所述聚焦主反射面是具有一定焦距的反射面，可将副面照射到主面上的波束反射并聚焦到近场一定位置。

实施例

按上述的技术方案设计了一款频率90GHz的可变焦毫米波反射面天线。

结构组成和布局如图1所示：高斯馈源距离副面约1.2m；副面直径220mm，面型壁厚度0.6mm，空腔内压强与大气压差为0MPa时，散焦焦距为-1.15m；主面直径1m，聚焦焦距为3m，此时反射面天线产生的波束焦点距天线23m，当压强控制设备控制空腔内的压强升高到0.2MPa时，形变使副面中心上凸仅需约1mm，就可使对应的散焦焦距将变短为1.01m，此时反射面天线产生的波束焦点距天线303m。

图3为副面焦距随面型变形量的关系曲线，可以看到，副面面型只需形变0.75mm，就可使副面散焦焦距从-1.15m变化到-1.01m，相应的反射面天线焦距随之从23m变化到303m，如图4所示，满足系统的变焦范围要求。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (5)

1.一种可变焦毫米波反射面天线，包括底座支架，所述底座支架一端设置有主反射面，支架另一端设置有副反射面，主反射面一端的支架上设置有馈源，馈源馈出的电磁波经副反射面反射到主反射面；其特征在于所述副反射面内部中空，副反射面的背部设置有压力接口，压力接口通过压力管线与压力控制设备连接在一起。

2.根据权利要求1所述的一种可变焦毫米波反射面天线，其特征在于所述副反射面为薄壁空腔结构，副反射面的面型为薄壁。

3.根据权利要求1所述的一种可变焦毫米波反射面天线，其特征在于所述压力控制设备设置在底座支架上。

4.根据权利要求1所述的一种可变焦毫米波反射面天线，其特征在于所述副反射面内部中空的空间填充有压力介质。

5.根据权利要求4所述的一种可变焦毫米波反射面天线，其特征在于所述压力介质包括但不限于气体、液压油、水。