[发明专利]一种3D打印线极化转圆极化扫描天线

说明书

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种3D打印线极化转圆极化扫描天线，包括：从上到下依次同轴线排布且互不接触的相位梯度超表面、线极化转圆极化超表面透镜和馈源喇叭天线，所述馈源喇叭天线的相位中心位于所述线极化转圆极化超表面透镜的焦点上，所述相位梯度超表面和所述线极化转圆极化超表面透镜沿相同轴线以相反方向旋转。本发明通过相位梯度超表面和线极化转圆极化超表面透镜实现二维波束控制，使其具有良好的波束扫描性能和高效的电磁波转换效率，具有高增益低、扫描损耗的特性，同时本发明采用3D打印技术成型，极大地缩短了制作周期和成本，能够实现对天线辐射模式的精密控制，可广泛应用于通信、雷达和卫星等领域。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种3D打印线极化转圆极化扫描天线。

背景技术

天线在现代通信领域中发挥着至关重要的作用，其是一种将无线电波转换为电信号和将电信号转为无线电波的设备，传统的天线制造技术需要高昂的成本和长时间的制造周期，因此，近年来，研究人员一直在寻找更加高效和经济的制造方法，随着3D打印技术的迅速发展，3D打印技术为天线制造带来了一种新的方式，3D打印技术可以通过使用计算机辅助设计软件将数字模型转换为物理对象，从而在短时间内制造复杂的天线结构，这种制造方法不仅节约了制造成本和时间，而且可以根据特定需求个性化设计天线。

然而，现有的3D打印技术在制造具有精密控制的方向性辐射模式的天线方面仍存在挑战，这是由于传统的3D打印技术通常不能实现高精度的材料定位和控制，从而限制了天线的性能和精度，也限制了此类天线在不同场景当中的应用，因此，在3D打印技术的基础上，亟需提供一种能够实现对天线辐射模式的精密控制的天线。

发明内容

本发明提供了一种3D打印线极化转圆极化扫描天线，解决的技术问题是，现有基于3D打印技术的天线无法实现对天线辐射模式的精密控制。

为解决以上技术问题，本发明提供了一种3D打印线极化转圆极化扫描天线。

第一方面，本发明提供了一种3D打印线极化转圆极化扫描天线，包括：从上到下依次同轴线排布且互不接触的相位梯度超表面、线极化转圆极化超表面透镜和馈源喇叭天线，所述相位梯度超表面和所述线极化转圆极化超表面透镜沿相同轴线以相反方向旋转，以进行波束扫描；

所述相位梯度超表面包括沿两个维度方向周期性排布且高度相等的若干外层金属罩体，所述外层金属罩体的内部容纳有介质柱；所述外层金属罩体沿其中一个维度方向上的不同位置处的介质柱高度相同，沿另一个维度方向上的相邻介质柱之间的高度呈梯度分布，以使入射的平面波偏转；

所述线极化转圆极化超表面透镜包括在同一水平面内呈网格状排布且高度相等的若干十字形柱状结构，相邻两个十字形柱状结构相互连接，每个十字形柱状结构由长度相等的第一矩形柱和第二矩形柱在中心点处垂直交叉连接形成；

所述馈源喇叭天线用于发射电磁波，所述馈源喇叭天线的相位中心位于所述线极化转圆极化超表面透镜的焦点上。

在进一步的实施方案中，呈梯度分布的介质柱高度根据单位周期的相位梯度确定，其中，单位周期的相位梯度根据预先获取的天线波束传播方向的偏转角度确定。

在进一步的实施方案中，所述外层金属罩体采用由3D打印成型和镀膜结合的方式制成；

所述外层金属罩体采用磁控溅射的方式镀膜，形成附着在外层金属罩体外表面上的金属镀膜，所述金属镀膜由内向外分别为铬层和金属层。

在进一步的实施方案中，所述外层金属罩体为正六边形结构体；

所述介质柱的高度由0到所述外层金属罩体的高度范围内变化。