CN204156098U - 一种在近场具有扁平带状波束的毫米波天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种在近场具有扁平带状波束的毫米波天线，包括底座、馈源、副反射面、主反射面，所述馈源和主反射面固定在底座上的一侧，副反射面固定在主反射面的对立方向上的底座另一侧；所述主反射面的外轮廓形状为矩形，主反射面的面型为曲面；所述副反射面的面型为准圆形轮廓，面型表面型为准抛物面；与传统的天线相比，本实用新型具有特殊的面型结构，可以在口面处产生特殊的电场幅度和相位分布，进而在近场给定区域内产生扁平的带状波束，可以广泛应用于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。

Description

一种在近场具有扁平带状波束的毫米波天线

技术领域

本实用新型涉及毫米波发射天线技术领域，具体是指一种在近场具有扁平带状波束的毫米波天线。

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。在其中一些应用中，目标位于天线的近场区域，且具有独特的空间分布特性，要求天线发射的波束在近场一定距离附件有扁平的带状波束，以提高与目标的耦合效率，而目前常规微波领域的扁平波束一般是指远场方向图一个方向角宽较宽而另一个正交方向角宽较窄的波束，这与近场的扁平带状波束有着很大不同，近场扁平带状波束是指在近场距离天线某一距离上，波束的横截面上功率的空间分布为一个方向分布较宽，另一个方向分布较窄，形成条带状的波束。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种在近场具有扁平带状波束的毫米波天线，利用新型曲面面型的副、主面组合，产生新型的口面电场幅度和相位分布，从而在近场的给定区域内形成扁平的带状波束，以适应某些应用中近场目标的空间分布特性。

本实用新型为实现上述目的采用如下技术方案：

一种在近场具有扁平带状波束的毫米波天线，包括底座、馈源、副反射面、主反射面，所述馈源和主反射面固定在底座上的一侧，副反射面固定在主反射面的对立方向上的底座另一侧； 

所述主反射面的外轮廓形状为矩形，主反射面的面型为曲面；

所述副反射面的面型为准圆形轮廓，面型表面型为准抛物面。

在上述技术方案中，所述主反射面的面型为下凹曲面。

在上述技术方案中，所述主反射面的下凹曲面两侧设置有两个长条形的下凹纹。

在上述技术方案中，所述下凹纹沿着主反射面的长轴方向分布在下凹曲面两侧。

在上述技术方案中，所述副反射面的准抛物面上设置有凸痕。

在上述技术方案中，所述凸痕有两个，凸痕为长条形。

在上述技术方案中，所述长条形凸痕沿着副反射面的长轴方向设置。

一种在近场具有扁平带状波束的毫米波天线，所述天线发射出的波束口面边缘为矩形，矩形长轴与扁平波束的长轴垂直，口面幅度分布于长轴左右镜像对称，且短轴上下镜像对称，由三个长椭圆排列组成，椭圆长轴与口面矩形长轴平行。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

与传统的天线相比，本实用新型具有特殊的面型结构，可以在口面处产生特殊的电场幅度和相位分布，进而在近场给定区域内产生扁平的带状波束，可以广泛应用于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。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型产生的波束的形状示意图；

图3是本实用新型的主反射面的示意图；

图4是本实用新型的副反射面的示意图；

图5是本实用新型工作频率为95GHz时的波束幅度分布图；

图6是本实用新型工作频率为95GHz时的波束相位分布图；

其中：1是底座，2是高斯馈源，3是副反射面，4是主反射面，5是天线口面，6是近场扁平带状毫米波波束。

具体实施方式

如图1 所示是本实用新型的结构示意图，本实用新型与常规的天线一样都具有底座、高斯馈源、副反射面和主反射面，安装结构也与传统天线一样，本实用新型与传统天线的区别在于主反射面和副反射面的面型结构上不同。

如图3所示，本实用新型的主反射面的面型表面不是平整的，整个主反射面的外轮廓形状为矩形，主反射面的表面为下凹的曲面，在下凹曲面沿着主反射面的长轴方向设置有两个长条形的较深下凹纹。

如图4所示，本实用新型的副反射面的曲面面型准圆形轮廓，其面型为准抛物面面型，在面型上有两个长条形的凸痕，凸痕沿着长轴方向设置，实现将高斯波束分裂为三瓣。

如图2所示，利用本实用新型结构的天线，天线发射出的波束口面幅值分布为，口面边缘为矩形，矩形长轴与所期望得到的扁平波束的长轴垂直，口面幅度分布关于长轴左右镜像对称，且关于短轴上下镜像对称，由三个长椭圆排列组成，椭圆长轴与口面矩形长轴平行，中间一个椭圆场强较强，位于两侧的椭圆场强较弱。

先结合实施例说明其工作原理。

按本实用新型的方案设计一款工作频率95GHz，口径1m×2m的近场具有扁平带状波束的毫米波天线。馈源喇叭辐射出截面呈高斯型分布的毫米波高斯波束，束腰半径为34mm，被位于波束前方的具有特殊面型的副反射面进行相位修正后反射，形成电场幅值分布如图5所示的类似矩形截面的波束并照射到矩形轮廓的主反射面上，再被曲面面型经过设计的主反射面相位校正后反射到口面，在口面上形成如图5所示的电场幅值分布如图6所示的电场相位分布，如图2所示的口面电场幅度和相位分布就可在近场的一定距离处附近（本实例中为距离120m附近）产生横截面扁平的毫米波带状波束，带状波束截面长轴为2m，短轴为0.26m，长、短轴之比达到7.7倍。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型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 (9)

1.一种在近场具有扁平带状波束的毫米波天线，包括底座、馈源、副反射面、主反射面，所述馈源和主反射面固定在底座上的一侧，副反射面固定在主反射面的对立方向上的底座另一侧；其特征在于：

所述主反射面的外轮廓形状为矩形，主反射面的面型为曲面；

所述副反射面的面型为准圆形轮廓，面型表面型为准抛物面。

2.根据权利要求1所述的一种在近场具有扁平带状波束的毫米波天线，其特征在于所述主反射面的面型为下凹曲面。

3.根据权利要求2所述的一种在近场具有扁平带状波束的毫米波天线，其特征在于所述主反射面的下凹曲面两侧设置有两个长条形的下凹纹。

4.根据权利要求3所述的一种在近场具有扁平带状波束的毫米波天线，其特征在于所述下凹纹沿着主反射面的长轴方向分布在下凹曲面两侧。

5.根据权利要求1所述的一种在近场具有扁平带状波束的毫米波天线，其特征在于所述副反射面的准抛物面上设置有凸痕。

6.根据权利要求5所述的一种在近场具有扁平带状波束的毫米波天线，其特征在于所述凸痕有两个，凸痕为长条形。

7.根据权利要求6所述的一种在近场具有扁平带状波束的毫米波天线，其特征在于所述长条形凸痕沿着副反射面的长轴方向设置。

8.一种在近场具有扁平带状波束的毫米波天线，其特征在于所述天线发射出的波束口面边缘为矩形，矩形长轴与扁平波束的长轴垂直，口面幅度分布于长轴左右镜像对称，且短轴上下镜像对称，由三个长椭圆排列组成，椭圆长轴与口面矩形长轴平行。

9.根据权利要求8所述的一种在近场具有扁平带状波束的毫米波天线，其特征在于所述波束截面的长轴尺寸与短轴尺寸之比大于2。