[发明专利]一种具有高透射系数的多波束成形网络透镜结构

说明书

本发明公开了一种具有高透射系数的多波束成形网络透镜结构，所述结构包括：透镜，透镜上设有多个波束端口，波束端口通过馈线引入透镜腔，透镜腔的另一端通过相位延迟馈线连接到多个阵列端口，透镜腔内平行于焦面和阵列面轮廓处排布至少一排孔阵列；可以降低该类器件的回波损耗，增加透镜的透射率。

技术领域

本发明涉及多波束成形网络透镜领域，具体地，涉及一种具有高透射系数的多波束成形网络透镜结构。

背景技术

波束成形网络器件是一类具有多输入、多输出端口的无源微波网络器件，具体形式有Rotman透镜、Bootlace透镜等。波束成形网络的一般结构如图1所示，多个波束端口(Beam Ports)通过馈线引入透镜腔(Lens Cavity)，透镜腔的另一端通过特殊计算的相位延迟馈线连接到多个阵列端口(Array Ports)，在阵列端口连接天线构成天线阵列。馈线通过渐变传输线结构连接到透镜腔以实现阻抗匹配，渐变传输线结构如图2所示。从不同波束端口(Beam Ports)馈入信号时，天线阵列的辐射波束具有不同的指向从而形成多波束。

当渐变线有微小的阻抗失配时，电磁信号由波束端口经过透镜腔到阵列端口输出，其回波损耗大约会增加3dB。若利用透镜两级级联构成二维扫描阵列时，整个系统的回波损耗将增加6dB。由于波束端口到阵列端口的路径不相同，不能利用四分之一波长整数倍数的传播路径抑制回波损耗。而工程中渐变线的微小阻抗失配不能避免，所以较高的回波损耗是波束成形网络的主要缺陷之一。

发明内容

本发明提供了一种具有高透射系数的多波束成形网络透镜结构，可以降低该类器件的回波损耗，增加透镜的透射率。

为实现上述发明目的，本申请提供了一种波束成形网络透镜的结构。具有高透射系数的多波束成形网络透镜结构，所述结构包括：透镜，透镜上设有多个波束端口，波束端口通过馈线引入透镜腔，透镜腔的另一端通过相位延迟馈线连接到多个阵列端口，透镜腔内平行于焦面和阵列面轮廓处排布至少一排孔阵列。

该结构是在透镜腔蚀刻小孔阵列，小孔阵列的电流阻断作用能够产生微小的反射。当小孔阵列距离渐变线开口约为半波长时，由小孔阵列反射的电磁波将与渐变线失配产生的电磁波叠加相消，从而实现降低回波损耗提升透射率的作用。

本结构适用于基于印刷电路板工艺的波束成形网络透镜，包含微带式和带状线式；采用微带式时，小孔阵列蚀刻在微带线所在的铜箔层上；采用带状线式时，小孔阵列蚀刻在带状线内导体铜箔层上。

进一步的，每排孔阵列中，相邻两个孔的中心间距为a，每个孔的直径为d，且孔阵列中任意一孔距离…的距离为L。

进一步的，孔阵列均匀分布在焦面和阵列面轮廓上。

进一步的，透镜制作在PCB或柔性电路板上。小孔阵列结构仅在铜箔层上，不在介质基板上做过孔，可以与波束成形网络一体加工，不会增加生产成本，且具有极高的结构精度。

进一步的，孔阵列蚀刻在铜箔上。当透镜以微带形式设计时，孔阵列蚀刻在微带铜箔层上；当透镜以带状线形式设计时，孔阵列蚀刻在带状线内导体铜箔层上。小孔阵列结构仅在铜箔层上，不在介质基板上做过孔，可以与波束成形网络一体加工，不会增加生产成本，且具有极高的结构精度。

进一步的，孔阵列中孔的孔径和孔周期间距均不大于1/4波长。孔周期间距为相邻两个孔之间的间距。小孔阵列构成的曲线与渐变线开口所在的曲线相距约半个波长，精确的间距取值通过仿真优化得出。为了保证离散的小孔阵列对连续的反射面的近似，小孔阵列中小孔周期间距应小于1/4波长。

进一步的，孔阵列中孔的形状包括但不限于：圆形孔、矩形孔、多边形孔、星形孔等小于1/4波长尺寸的镂空孔洞。本申请不对孔的形状进行具体的限制。