CN217983700U - 一种相位可调的毫米波透镜天线及通信设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种相位可调的毫米波透镜天线及通信设备，包括多组空心介质柱、透镜支架和天线馈源；多组空心介质柱内设置有不同电介常数的填充物；多组空心介质柱构成介质透镜；介质透镜设置在所述透镜支架的一侧；天线馈源设置在所述透镜支架的另一侧；通过由多组空心介质柱构成介质透镜，并且空心介质柱内设置有不同电介常数的填充物，通过改变空心介质柱内填充物的材质进而改变单体介质柱整体的电介常数，从而能够根据介质透镜上不同位置所需求的相位补偿，在不同位置的空心介质柱内设置与之匹配电介常数的填充物，使天线达到最佳性能，并且在实际调试过程中能够通过更换填充物对实际的相位补偿进行调试，从而达到最佳天线性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及开关技术领域，特别是涉及一种相位可调的毫米波透镜天线及通信设备。
背景技术
透镜能将点源辐射的球面波转换为平面波，从而获得高增益笔形波束。并且，相比相控阵天线与抛物面天线，透镜天线因具有高增益、低成本、易加工等优势被广泛应用于毫米波波段。
由于毫米波CPE(Customer Premise Equipment，客户终端设备)天线尺寸较小，增益较低。为了提升增益，通常采用增加天线阵列单元数的方法。但这种做法会导致后端电路复杂，制作成本增加。采用无源透镜结构能有效提升天线增益，节约成本。
常规透镜结构的相位分布方式为同心圆结构，这种结构能最大限度利用透镜表面，拓展天线口径面积，从而增加天线增益。但是这种天线为单一介质一次成形，如果加工精度不足，相位补充不足，透镜产生的增益达不到预期，最后需要多次打样来实现预期设计。由于其不可调试，因此在毫米波领域内应用范围不广。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种相位可调的毫米波透镜天线及通信设备，解决相位补充不可调试的问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
一种相位可调的毫米波透镜天线，包括多组空心介质柱、透镜支架和天线馈源；
多组所述空心介质柱内设置有不同电介常数的填充物；
多组所述空心介质柱构成介质透镜；
所述介质透镜设置在所述透镜支架的一侧；
所述天线馈源设置在所述透镜支架的另一侧。
进一步地，所述空心介质柱的数量和尺寸可调，形成具有不同所述空心介质柱密度的所述介质透镜。
进一步地，所述空心介质柱内设置有多组子空心介质柱。
进一步地，所述空心介质柱具有不同的高度。
进一步地，所述空心介质柱与所述透镜支架可拆卸连接。
进一步地，所述空心介质柱包括圆柱体或棱柱。
进一步地，还包括介质柱盖；
所述介质柱盖设置在所述空心介质柱的开口上或设置在所述介质透镜的开口上。
进一步地，所述填充物的电介常数范围为3-100。
进一步地，包括多组所述天线馈源；
多组所述天线馈源构成阵列天线。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的另一技术方案为：
一种通信设备，包括上述的一种相位可调的毫米波透镜天线。
本实用新型的有益效果在于：通过由多组空心介质柱构成介质透镜，并且空心介质柱内设置有不同电介常数的填充物，通过改变空心介质柱内填充物的材质进而改变单体介质柱整体的电介常数，从而能够根据介质透镜上不同位置所需求的相位补偿，在不同位置的空心介质柱内设置与之匹配电介常数的填充物，使天线达到最佳性能，并且在实际调试过程中能够通过更换填充物对实际的相位补偿进行调试，从而达到最佳天线性能。
附图说明
图1为本实用新型实施例中的一种相位可调的毫米波透镜天线的结构示意图；
图2为本实用新型实施例中的一种相位可调的毫米波透镜天线的结构示意图倒视图；
图3为本实用新型实施例中的一种相位可调的毫米波透镜天线的另一结构示意图；
图4为本实用新型实施例中的一种相位可调的毫米波透镜天线的另一结构示意图俯视图；
图5为本实用新型实施例中的一种相位可调的毫米波透镜天线的电介常数分布示意图；
图6为本实用新型实施例中的一种相位可调的毫米波透镜天线的另一电介常数分布示意图；
图7为本实用新型实施例中的一种相位可调的毫米波透镜天线的另一电介常数分布示意图；
图8本实用新型实施例中的一种相位可调的毫米波透镜天线在不同空心介质柱数量下的增益对比图；
标号说明：
1、空心介质柱；11、子空心介质柱；2、透镜支架；3、天线馈源；4、介质柱盖。
具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
请参照图1，一种相位可调的毫米波透镜天线，包括多组空心介质柱、透镜支架和天线馈源；
多组所述空心介质柱内设置有不同电介常数的填充物；
多组所述空心介质柱构成介质透镜；
所述介质透镜设置在所述透镜支架的一侧；
所述天线馈源设置在所述透镜支架的另一侧。
由上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：通过由多组空心介质柱构成介质透镜，并且空心介质柱内设置有不同电介常数的填充物，通过改变空心介质柱内填充物的材质进而改变单体介质柱整体的电介常数，从而能够根据介质透镜上不同位置所需求的相位补偿，在不同位置的空心介质柱内设置与之匹配电介常数的填充物，使天线达到最佳性能，并且在实际调试过程中能够通过更换填充物对实际的相位补偿进行调试，从而达到最佳天线性能。
进一步地，所述空心介质柱的数量和尺寸可调，形成具有不同所述空心介质柱密度的所述介质透镜。
由上述描述可知，通过改变形成介质透镜的空心介质柱的数量，使介质透镜能够应用于不同相位补偿精度需求的场景，当需要高精度补偿时则减少空心介质柱的尺寸，使得同一介质透镜面积下具有更多的空心介质柱，从而提高相位补偿的精度，而当不需要高精度时，则在一定的有效范围内增大空心介质柱的尺寸，满足当前精度下相位调节的需求。
进一步地，所述空心介质柱内设置有多组子空心介质柱。
由上述描述可知，通过在原有空心介质柱的基础上，将空心介质柱再划分为多组子空心介质柱，使得单体空心介质柱内的电介常数能够再由多组子空心介质柱进行划分和调试，从而能够进一步通过子空心介质柱对介质透镜上不同位置需求的相位补偿进行调试，达到提高天线增益的效果。
进一步地，所述空心介质柱具有不同的高度。
由上述描述可知，通过设置不同高度的空心介质柱，使透镜表面不同位置上出射的电磁波具有相同的相位，或同相相加，增加天线的定向增益。
进一步地，所述空心介质柱与所述透镜支架可拆卸连接。
由上述描述可知，通过将空心介质柱与透镜支架可拆卸连接，从而在调试的过程中能够将单体空心介质柱进行拆卸重新填充等操作，从而使调试更加方便，提高相位补偿调试的效率。
进一步地，所述空心介质柱包括圆柱体或棱柱。
由上述描述可知，通过将空心介质柱设置为圆柱体或棱柱，能够根据实际的透镜结构需求改变空心介质的形状，满足不同场景下对透镜结构的需求。
进一步地，还包括介质柱盖；
所述介质柱盖设置在所述空心介质柱的开口上或设置在所述介质透镜的开口上。
由上述描述可知，通过在每一空心介质柱的开口设置介质柱盖或在介质透镜整体上设置介质柱盖，从而避免空心介质柱内的填充物从空心介质中泄露，导致介质柱整体的电介常数发生变化，出现相位补偿出现偏差的情况。
进一步地，所述填充物的电介常数范围为3-100。
由上述描述可知，填充物的电介常数范围为3-100，从而在对空心介质柱进行填充时具有大范围的电介常数可以选择，使得单体介质柱具有更好的可调性，满足不同相位补偿的需求。
进一步地，包括多组所述天线馈源；
多组所述天线馈源构成阵列天线。
由上述描述可知，通过设置多组天线馈源形成阵列天线，从而提高天线本体的辐射能力。
本实用新型另一实施例提供一种通信设备，包括上述的一种相位可调的毫米波透镜天线。
本实施例上述一种相位可调的毫米波透镜天线可以作为汽车毫米波雷达以及基站天线实用，下通过具体实施方式进行说明：
请参照图1和图2，一种相位可调的毫米波透镜天线，包括多组空心介质柱1、透镜支架2、天线馈源3和介质柱盖4；
多组所述空心介质柱1构成介质透镜；所述介质透镜设置在所述透镜支架2的一侧；所述天线馈源3设置在所述透镜支架2的另一侧；所述介质柱盖4设置在所述空心介质柱1的开口上或设置在所述介质透镜的开口上；
请参照图1和图3，如当所述空心介质柱1的开口朝向所述天线馈源3的一侧时，通过所述介质柱盖4沿由所述天线馈源3至所述空心介质柱1的方向将所述空心介质柱1盖合；当所述空心介质柱1的开口远离所述天线馈源3的一侧时，所述介质柱盖4则直接盖设在所述透镜支架2上；且根据具体需求，所述介质柱盖4的大小可以盖设在单个所述空心介质柱1上，或盖设在多组所述空心介质柱1上，或将所有所述空心介质柱1覆盖；
多组所述空心介质柱1内设置有不同电介常数的填充物；所述填充物可由不同电介常数的陶瓷粉末合成，使得所述填充物的电介常数范围为3-100；所述天线馈源3包括多组，多组所述天线馈源3构成阵列天线；其中，所述空心介质柱1的数量和尺寸可调，形成具有不同所述空心介质柱1密度的所述介质透镜；所述空心介质柱1包括圆柱体或棱柱等形状；尺寸调节包括对所述空心介质柱1的高度进行调节；同时，所述空心介质柱1与所述透镜支架2可拆卸连接；所述空心介质柱1构成的透镜面积大，可以拓展CPE接收信号能力，还可以提升CPE增益；
请参照图4，在一个可选的实施方式中，所述空心介质柱1内设置有多组子空心介质柱11；即在原有所述空心介质柱1的尺寸下，将所述空心介质柱1内的空间进行等分；请参照图5和图6，如以4等分例，则在原有所述空心介质柱1的尺寸下增加四组所述子空心介质柱11，此时仅在所述子空心介质柱11内进行填充；如原有所述空心介质柱1填充物质的电介常数为6，则在四组所述子空心介质柱11分别填充电介常数为6、5.7、5.7以及5.3的物质，如原有所述空心介质柱1填充物质的电介常数为5，则在四组所述子空心介质柱11分别填充电介常数为5、4.7、4.7以及4.3的物质，以此类推；或如图7所示，将单根所述空心介质柱1的尺寸减小，使其能够在原有单根所述空心介质柱1的位置上，放置四根相同尺寸的所述子空心介质柱11，即提高所述空心介质柱1在固定大小的透镜介质下的密度；其中，填充物电介常数的分布可以根据具体情况进行调控，达到最优的匹配效果；并且所述介质透镜结构可通过3D印刷技术加工，适合批量生产；可以降低透镜天线整体成本；
请参照图8，为两种增益模式下与馈源的增益对比图，其中高增益为设置有所述子空心介质柱11或高密度下介质透镜的增益，低增益为原有所述空心介质柱1的尺寸下介质透镜的增益；从图中可知，波束越来越窄，天线增益越来越高；因此，根据该特性可以通过调整所述空心介质柱1的数量以及其中的介质将毫米波透镜应用于不同场合；如将高增益的介质透镜用于汽车毫米波雷达，则探测距离远、波束窄；将低增益的介质透镜用于近距离、低增益的场景，则探测范围广、波束角度大。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种相位可调的毫米波透镜天线，其特征在于，包括多组空心介质柱、透镜支架和天线馈源；
多组所述空心介质柱内设置有不同电介常数的填充物；
多组所述空心介质柱构成介质透镜；
所述介质透镜设置在所述透镜支架的一侧；
所述天线馈源设置在所述透镜支架的另一侧。
2.根据权利要求1所述的一种相位可调的毫米波透镜天线，其特征在于，所述空心介质柱的数量和尺寸可调，形成具有不同所述空心介质柱密度的所述介质透镜。
3.根据权利要求1所述的一种相位可调的毫米波透镜天线，其特征在于，所述空心介质柱内设置有多组子空心介质柱。
4.根据权利要求1所述的一种相位可调的毫米波透镜天线，其特征在于，所述空心介质柱具有不同的高度。
5.根据权利要求1所述的一种相位可调的毫米波透镜天线，其特征在于，所述空心介质柱与所述透镜支架可拆卸连接。
6.根据权利要求1所述的一种相位可调的毫米波透镜天线，其特征在于，所述空心介质柱包括圆柱体或棱柱。
7.根据权利要求1所述的一种相位可调的毫米波透镜天线，其特征在于，还包括介质柱盖；
所述介质柱盖设置在所述空心介质柱的开口上或设置在所述介质透镜的开口上。
8.根据权利要求1所述的一种相位可调的毫米波透镜天线，其特征在于，所述填充物的电介常数范围为3-100。
9.根据权利要求1所述的一种相位可调的毫米波透镜天线，其特征在于，包括多组所述天线馈源；
多组所述天线馈源构成阵列天线。
10.一种通信设备，其特征在于，包括权利要求1至9中任意一项所述的一种相位可调的毫米波透镜天线。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202221435247.2U CN217983700U (zh) | 2022-06-09 | 2022-06-09 | 一种相位可调的毫米波透镜天线及通信设备 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN202221435247.2U CN217983700U (zh) | 2022-06-09 | 2022-06-09 | 一种相位可调的毫米波透镜天线及通信设备 |
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| CN217983700U true CN217983700U (zh) | 2022-12-06 |
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ID=84269978
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN217983700U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20230148063A1 (en) * | 2021-11-11 | 2023-05-11 | Raytheon Company | Planar metal fresnel millimeter-wave lens |
-
2022
- 2022-06-09 CN CN202221435247.2U patent/CN217983700U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20230148063A1 (en) * | 2021-11-11 | 2023-05-11 | Raytheon Company | Planar metal fresnel millimeter-wave lens |
| US11870148B2 (en) * | 2021-11-11 | 2024-01-09 | Raytheon Company | Planar metal Fresnel millimeter-wave lens |
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