專(zhuān)利名稱：亞毫米波準(zhǔn)光饋電圓錐掃描跟蹤天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種圓錐掃描天線，尤其是涉及一種亞毫米波頻段的亞毫米波準(zhǔn)光饋電圓錐掃描跟蹤天線。
二背景技術(shù)：
在現(xiàn)代定位跟蹤系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)精確定位，通常使用圓錐掃描天線。在微波、毫米波頻段的圓錐掃描天線由于頻率較低、波長(zhǎng)較長(zhǎng)，使整個(gè)系統(tǒng)可以采用同軸線、波導(dǎo)、微帶線饋電，且使掃描跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和加工較為容易。而在亞毫米波頻段，由于頻率較高，傳統(tǒng)的同軸線、波導(dǎo)、微帶饋電系統(tǒng)都存在很大的損耗，嚴(yán)重影響整個(gè)系統(tǒng)的電性能，且由于波長(zhǎng)達(dá)到了亞毫米量級(jí)，使整個(gè)系統(tǒng)的尺寸很小，對(duì)已有的掃描跟蹤系統(tǒng)提出了相當(dāng)高的加工精度，在穩(wěn)定性和可靠性方面也存在較大的風(fēng)險(xiǎn)。
三
實(shí)用新型內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述在微波、毫米波頻段的現(xiàn)有技術(shù)在亞毫米波段應(yīng)用的不足，而提供一種易于設(shè)計(jì)制造和具有良好電性能的亞毫米波準(zhǔn)光饋電圓錐掃描跟蹤天線。
技術(shù)方案 一種亞毫米波準(zhǔn)光饋電圓錐掃描跟蹤天線，包括高斯束變換介質(zhì)透鏡、掃描裝置及逆卡塞格倫天線，高斯束變換介質(zhì)透鏡、掃描裝置及逆卡塞格倫天線沿中心軸線順序排列，逆卡塞格倫天線包括拋物面反射線柵和平面極化扭轉(zhuǎn)線柵，所述的拋物面反射線柵的柵條水平排列，平面極化扭轉(zhuǎn)線柵的柵條與拋物面反射線柵的柵條呈450，在平面極化扭轉(zhuǎn)線柵的中央設(shè)有圓孔，掃描裝置包括擴(kuò)展半球透鏡、透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器和用于驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展半球透鏡及透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器旋轉(zhuǎn)的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，所述的高斯束變換介質(zhì)透鏡、擴(kuò)展半球透鏡及逆卡塞格倫天線共軸且軸線與中心軸線重合，透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器與擴(kuò)展半球透鏡共底面，透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器的與底面平行的截面互為相似形且沿底面向水端順序排列的截面的面積逐漸變小且透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器的末端位于中心軸線之外，透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器的末端受機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)軌跡，沿中心軸線方向的在平面極化扭轉(zhuǎn)線柵上的投影落入平面極化扭轉(zhuǎn)線柵的圓孔內(nèi)且所述運(yùn)動(dòng)軌跡的回轉(zhuǎn)中心位于拋物面反射線柵的焦點(diǎn)上，透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器的水端至少抵達(dá)平面極化扭轉(zhuǎn)線柵。
有益效果在亞毫米波頻段，原有微波、毫米波頻段的圓錐掃描天線系統(tǒng)方案的在饋電上存在很大的損耗，且對(duì)掃描跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、加工都需要相當(dāng)高的精度，方案實(shí)施己經(jīng)變得相當(dāng)困難。采用本實(shí)用新型的準(zhǔn)光饋電圓錐掃描跟蹤天線，由于采用準(zhǔn)光饋電系統(tǒng)，電磁波在介質(zhì)區(qū)域內(nèi)被引導(dǎo)傳播，使亞毫米波在饋電裝置中的損耗很小，同時(shí)由于采用水端偏焦的透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)圓錐掃描，使掃描系統(tǒng)只需要一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)即可，機(jī)械復(fù)雜度大大降低，而且采用了逆卡塞格倫天線系統(tǒng)，使在空域的跟蹤易于實(shí)現(xiàn)。
四

圖1為本實(shí)用新型的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本實(shí)用新型中逆卡塞格倫天線的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本實(shí)用新型透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器末端抵達(dá)平面極化扭轉(zhuǎn)線柵的示意圖。圖5為本實(shí)用新型跟蹤時(shí)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本實(shí)用新型跟蹤時(shí)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
五、 具體實(shí)施方案
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)說(shuō)明。
一種亞毫米波準(zhǔn)'光饋電圓錐掃描跟蹤天線，包括高斯束變換介質(zhì)透鏡l、掃描裝置2及逆卡塞格倫天線3，高斯束變換介質(zhì)透鏡l、掃描裝置2及逆卡塞格倫天線3沿中心軸線4順序排列，逆卡塞格倫天線3包括拋物面反射線柵31和平面極化扭轉(zhuǎn)線柵32，所述的拋物面反射線柵31的柵條水平排列，平面極化扭轉(zhuǎn)線柵32的柵條與拋物面反射線柵31的柵條呈450，在平面極化扭轉(zhuǎn)線柵32的中央設(shè)有圓孔321，掃描裝置2包括擴(kuò)展半球透鏡21、透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器22和用于驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展半球透鏡21及透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器22旋轉(zhuǎn)的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)裝置23，所述的高斯束變換介質(zhì)透鏡1、擴(kuò)展半球透鏡21及逆卡塞格倫天線3共軸且軸線與屮心軸線4重合，透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器22與擴(kuò)展半球透鏡21共底面，透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器22的與底面平行的截面互為相似形且沿底面向末端221順序排列的截面的面積逐漸變小且透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器22的水端221位于中心軸線4之外，透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器22的末端221受機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)裝置23驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)軌跡，沿中心軸線4方向的在平面極化扭轉(zhuǎn)線柵32上的投影落入平面極化扭轉(zhuǎn)線柵32的圓孔321內(nèi)且所述運(yùn)動(dòng)軌跡的回轉(zhuǎn)中心位于拋物面反射線柵31的焦點(diǎn)上，透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器22的末端221至少抵達(dá)平面極化扭轉(zhuǎn)線柵32，在本實(shí)施例中，所述的透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器22的水端221從平面極化扭轉(zhuǎn)線柵32的圓孔321中穿過(guò)，如圖1，或者所述的透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器22的末端221抵達(dá)平面極化扭轉(zhuǎn)線柵32，如圖4。
所述的高斯波束變換透鏡1將入射高斯束變換，再經(jīng)擴(kuò)展半球透鏡21和透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器22引導(dǎo)，從透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器22的末端221輸出。由于透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器22為一偏軸結(jié)構(gòu)，透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器22的末端221偏離中心軸線4。當(dāng)擴(kuò)展半球透鏡21和透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器22在機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)裝置23的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)時(shí)，透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器22的末端221繞軸成圓周運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)逆卡塞格倫天線3的偏焦圓周掃描饋電。呈圓周運(yùn)動(dòng)的透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器22的末端221所輻射的水平極化電磁波束，入射到逆卡塞格倫天線3的水平放置的拋物面反射線柵31上時(shí)，由于電磁波的電場(chǎng)方向和柵條平行，電磁波被全部反射。當(dāng)反射電磁波入射到與水平面成45度角放置的平面極化扭轉(zhuǎn)線柵32上時(shí)，電磁波被分解成垂直于線柵的分量和平行于線柵的分量。垂直于線柵的分量被直接反射，而平行于線柵的分量經(jīng)過(guò)180度相移后被反射，反射后的垂直分量與平行分量組合，得到垂直極化電磁波。當(dāng)反射回來(lái)的垂直極化電磁波再入射到水平放置的拋物面反射線柵31上時(shí)，由于電磁波的電場(chǎng)方向和柵條垂直，電磁波全部透過(guò)拋物面反射線柵31，向前部空間輻射，在前部空間形成主波束5。由于透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器22的末端221的偏焦饋電，主波束5最大輻射方向偏離天線軸線，且隨著機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)裝置23的轉(zhuǎn)動(dòng)而繞天線軸線呈圓周運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)圓錐掃描。當(dāng)平面極化扭轉(zhuǎn)線柵32繞其中心在水平面或俯仰面偏轉(zhuǎn)時(shí)，主波束5圓錐掃描所圍繞的中心軸線也在空間偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)圓錐掃描的跟蹤。如圖5中，當(dāng)平面極化扭轉(zhuǎn)線柵32在俯仰面偏轉(zhuǎn)到圖中位置時(shí)，主波束5圓錐掃描所為要的中心軸線也偏轉(zhuǎn)到圖中位置，實(shí)現(xiàn)圓錐掃描的跟蹤。
權(quán)利要求1、一種亞毫米波準(zhǔn)光饋電圓錐掃描跟蹤天線，其特征在于包括高斯束變換介質(zhì)透鏡(1)、掃描裝置(2)及逆卡塞格倫天線(3)，高斯束變換介質(zhì)透鏡(1)、掃描裝置(2)及逆卡塞格倫天線(3)沿中心軸線(4)順序排列，逆卡塞格倫天線(3)包括拋物面反射線柵(31)和平面極化扭轉(zhuǎn)線柵(32)，所述的拋物面反射線柵(31)的柵條水平排列，平面極化扭轉(zhuǎn)線柵(32)的柵條與拋物面反射線柵(31)的柵條呈45°，在平面極化扭轉(zhuǎn)線柵(32)的中央設(shè)有圓孔(321)，掃描裝置(2)包括擴(kuò)展半球透鏡(21)、透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器(22)和用于驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展半球透鏡(21)及透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器(22)旋轉(zhuǎn)的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)裝置(23)，所述的高斯束變換介質(zhì)透鏡(1)、擴(kuò)展半球透鏡(21)及逆卡塞格倫天線(3)共軸且軸線與中心軸線(4)重合，透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器(22)與擴(kuò)展半球透鏡(21)共底面，透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器(22)的與底面平行的截面互為相似形且沿底面向末端(221)順序排列的截面的面積逐漸變小且透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器(22)的末端(221)位于中心軸線(4)之外，透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器(22)的末端(221)受機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)裝置(23)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)軌跡，沿中心軸線(4)方向的在平面極化扭轉(zhuǎn)線柵(32)上的投影落入平面極化扭轉(zhuǎn)線柵(32)的圓孔(321)內(nèi)且所述運(yùn)動(dòng)軌跡的回轉(zhuǎn)中心位于拋物面反射線柵(31)的焦點(diǎn)上，透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器(22)的末端(221)至少抵達(dá)平面極化扭轉(zhuǎn)線柵(32)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的亞毫米波準(zhǔn)光饋電圓錐掃描跟蹤天線，其特征在于所述的 透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器(22)的末端(221)抵達(dá)平面極化扭轉(zhuǎn)線柵(32)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的亞毫米波準(zhǔn)光饋電圓錐掃描跟蹤天線，其特征在于所述的 透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器(22)的末端(221)從平面極化扭轉(zhuǎn)線柵(32)的圓孔(321)中穿過(guò)。
專(zhuān)利摘要一種亞毫米波準(zhǔn)光饋電圓錐掃描跟蹤天線，包括高斯束變換介質(zhì)透鏡、掃描裝置及逆卡塞格倫天線，高斯束變換介質(zhì)透鏡、掃描裝置及逆卡塞格倫天線沿中心軸線順序排列，逆卡塞格倫天線包括拋物面反射線柵和平面極化扭轉(zhuǎn)線柵，所述的拋物面反射線柵的柵條水平排列，平面極化扭轉(zhuǎn)線柵的柵條與拋物面反射線柵的柵條呈45°，掃描裝置包括擴(kuò)展半球透鏡、透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器和用于驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展半球透鏡及透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器旋轉(zhuǎn)的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，所述的高斯束變換介質(zhì)透鏡、擴(kuò)展半球透鏡及逆卡塞格倫天線共軸且軸線與中心軸線重合，透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器的末端位于中心軸線之外，透鏡/介質(zhì)波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器的末端至少抵達(dá)平面極化扭轉(zhuǎn)線柵。
文檔編號(hào)G01S13/66GK201364960SQ20092003630
公開(kāi)日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者孟洪福, 竇文斌 申請(qǐng)人:東南大學(xué)