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专利号: 2018115165005
申请人: 南京邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于椭圆旋转抛物面相位分布的空间透镜扫描天线,其特征在于:所述空间透镜扫描天线,包括设置于底部的馈源天线,和位于馈源天线上方的旋转抛物面相位分布的电磁透镜;所述电磁透镜由亚波长相位突变单元按照所需的旋转抛物面相位分布排列而成,每个相位突变单元具有高电磁波透射率;所述空间透镜扫描天线,通过平移馈源天线,就可以改变电磁透镜和馈源天线在整个空间扫描天线出射口面处的合成相位梯度,从而控制该空间扫描天线的波束指向,实现整个半球空间的二维扫描。

2.一种基于椭圆旋转抛物面相位分布的空间透镜扫描天线的波束扫描方法,其特征在于:所述波束扫描方法,包括如下步骤:步骤1,将高透射率旋转抛物面相位分布的电磁透镜和馈电天线沿着中心轴线平行放置,保证馈电天线在最下方,并且馈源天线在xoz面和yoz面的相位中心到电磁透镜的距离为fx和fy;

步骤2,由电磁透镜相位分布和在电磁透镜平面处馈源天线的相位分布得到总的合成相位分布;

步骤3,运用步骤2的合成方法,将馈源天线平行于电磁透镜移动,得到在电磁透镜平面处,馈源天线的相位分布,进一步得到在出射口面处相应新的总的合成相位分布;

步骤4,可得合成相位梯度,由相位梯度和天线波束的关系,之后解得波束的方位角和波束扫描的俯仰角。

3.根据权利要求2所述的一种基于椭圆旋转抛物面相位分布的空间透镜扫描天线的波束扫描方法,其特征在于:所述步骤2,具体为,确定馈源天线在xoz面和yoz面的相位中心到电磁透镜的距离fx和fy;计算馈源天线在电磁透镜所处平面x方向和y方向的相位分布:其中rx和ry为电磁透镜上点(rx,ry)沿x轴和y轴方向到电磁透镜中心点的距离,k0为空间波数, 为馈源天线的初始相位;

计算馈源天线在电磁透镜所在平面的能量分布,以电磁透镜中心为0dB参考点,周边功率下降到‑10dB为截止点来计算抛物线拟合的范围(‑rx’,rx’)和(‑ry’,ry’),根据计算的相位分布,对其在(‑rx’,rx’)和(‑ry’,ry’)范围内采用抛物线公式的近似表达式:系数a,b依据判定条件min[max|Φp(r)‑Φ(r)|],r∈(‑r',r')来求得;则馈源天线在电磁透镜处相位分布可用椭圆旋转抛物面近似代替;

对得到馈源天线的抛物线相位分布进行互补,设计相位分布为 的电磁透镜的结构;

由已 知的电磁透镜相位分布 和馈源天线相位分布得到总的相位分布:

4.根据权利要求2所述的一种基于椭圆旋转抛物面相位分布的空间透镜扫描天线的波束扫描方法,其特征在于:所述步骤3,具体为,运用步骤2的合成方法,将馈源天线平行于电磁透镜沿x方向平移m,沿y方向平移n,则在电磁透镜平面处,馈源天线的相位分布为:电磁波穿过电磁透镜后在出射口面处新的合成相位分布如下式所示:

5.根据权利要求2所述的一种基于椭圆旋转抛物面相位分布的空间透镜扫描天线的波束扫描方法,其特征在于:所述步骤4,具体为,由合成相位分布,可得合成相位梯度为:由相位梯度和天线波束的关系, 的指向即为波束的方位角 满足:解得方位角为:

波束扫描的俯仰角θcom则由合成相位梯度的大小 得到:解得: