一種具有近場均勻波束的毫米波雙反射面天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有近場均勻波束的毫米波雙反射面天線，包括基座、主反射面、副反射面和波紋喇叭饋源，所述波紋喇叭饋源固定在基座上，在波紋喇叭饋源的前方固定副反射面，在波紋喇叭饋源的后方固定主反射面；其特征為所述主反射面的中心區(qū)域為近似聚焦的橢球面型，主反射面靠近外邊緣區(qū)域為環(huán)狀凸凹組成的波紋起伏面型；通過改進雙反射面天線的主反射面面型，從饋源喇叭輻射出的毫米波波束經(jīng)過副反射面和主反射面兩次反射后，形成所述的特殊口面相位分布，在近場1.2m~4.0m的距離范圍內(nèi)產(chǎn)生了功率密度和波束半徑都十分均勻的筆狀波束，抖動小于10%，可廣泛應用于毫米波近程通信、毫米波成像和毫米波功率無線傳輸?shù)阮I(lǐng)域。
【專利說明】一種具有近場均勻波束的毫米波雙反射面天線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及毫米波天線【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是指一種具有近場均勻波束的毫米波雙反射面天線。
【背景技術(shù)】
[0002]基于大功率毫米波的主動拒止系統(tǒng)(ADS, Active Denial System)是美國于20世紀90年代初提出的一種新型非致命人群驅(qū)散裝備，其基本原理是通過向目標人群輻射波長約3mm的大功率毫米波束，在數(shù)秒鐘內(nèi)使人體皮膚產(chǎn)生難以忍受的灼熱疼痛并本能地逃離該區(qū)域，達到制止和驅(qū)散人群的目的。
[0003]目前國外已研制的大功率毫米波天線均采用聚焦輻射方式，使得在近場區(qū)的有效作用距離范圍較寬，然而這種方式產(chǎn)生的波束在作用區(qū)域內(nèi)的功率密度變化非常劇烈，存在高于有效功率密度兩倍甚至更高的位置，如果目標人群位于這些功率密度過高的位置而不能及時逃離，將很可能造成嚴重灼傷；如果人群位于功率密度過低的位置，ADS系統(tǒng)的使用效能將大大降低，無法起到對目標的有效拒止作用。因此急需一種在近場具有均勻波束的大功率毫米波發(fā)射天線，在期望的距離范圍內(nèi)產(chǎn)生功率密度和波束半徑基本一致的毫米波波束，這樣既可以擴展大功率毫米波輻射系統(tǒng)的有效作用范圍，又可以確保目標的人身安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于發(fā)明了一種可在天線近場的一定距離范圍內(nèi)產(chǎn)生均勻筆狀波束的毫米波天線，通過對主、副反射面的曲面進行賦形設(shè)計，產(chǎn)生特殊的天線口面幅度和相位分布，從而在近場區(qū)域內(nèi)的一定距離范圍內(nèi)獲得波束功率密度和波束半徑均勻的筆狀波束，解決目前國際上主動拒止系統(tǒng)采用聚焦式毫米波天線時近場波束隨距離變化劇烈的不足。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種具有近場均勻波束的毫米波雙反射面天線，包括基座、主反射面、副反射面和波紋喇叭饋源，所述波紋喇叭饋源固定在基座上，在波紋喇叭饋源的前方固定副反射面，在波紋喇叭饋源的后方固定主反射面；所述主反射面的中心區(qū)域為近似聚焦的橢球面型，主反射面靠近外邊緣區(qū)域為環(huán)狀凸凹組成的波紋起伏面型。
[0006]在上述技術(shù)方案中，所述波紋喇叭饋源經(jīng)過副反射面、主反射面的兩次反射形成口面電場，所述口面電場的幅值為左右對稱的拋物線形分布，邊緣照射為O。
[0007]在上述技術(shù)方案中，所述口面電場的相位中心區(qū)域為倒拋物線形分布，邊緣部位為左右對稱的不規(guī)則振蕩。
[0008]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:通過改進雙反射面天線的主反射面，從饋源喇叭輻射出的毫米波波束經(jīng)過副反射面和主反射面兩次反射后，形成所述的特殊口面相位分布，在近場1.2nT4.0m的距離范圍內(nèi)產(chǎn)生了功率密度和波束半徑都十分均勻的筆狀波束，抖動小于10%，可廣泛應用于毫米波近程通信、毫米波成像和毫米波功率無線傳輸?shù)阮I(lǐng)域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明工作原理示意圖；
圖3是本發(fā)明中天線的口面電場幅值徑向分布；
圖4是本發(fā)明中天線的口面電場相位徑向分布；
圖5是本發(fā)明天線在近場軸線上的功率密度分布。
[0010]其中:I是波紋喇機饋源；2是副反射面；3是主反射面；4是天線口面；5是廣生的均勻波束。
【具體實施方式】
[0011]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0012]如圖1所示，本發(fā)明中的雙反射面天線，其主反射面所述主反射面的中心區(qū)域為近似聚焦的橢球面型，主反射面靠近外邊緣區(qū)域為環(huán)狀凸凹組成的波紋起伏面型。
[0013]如圖2所示，波紋喇叭饋源I輻射出的毫米波波束經(jīng)過副反射面2反射到主反射面3上，主反射面3再次對波束進行反射，在主反射面3前形成所述的天線口面分布4，最后在近場形成波束功率密度和波束半徑都十分均勻的筆狀波束。
[0014]如圖3所示，主面反射的波束在天線口面4的電場幅值徑向分布，幅值為旋轉(zhuǎn)對稱的拋物線形分布，邊緣照射為O。
[0015]如圖4所示，主面反射的波束在天線口面4的電場相位徑向分布，相位中心區(qū)域為旋轉(zhuǎn)對稱的倒拋物線形分布，外邊緣部位為旋轉(zhuǎn)對稱的不規(guī)則波紋振蕩。
[0016]本發(fā)明并不局限于前述的【具體實施方式】。本發(fā)明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
【權(quán)利要求】
1.一種具有近場均勻波束的毫米波雙反射面天線，包括基座、主反射面、副反射面和波紋喇叭饋源，所述波紋喇叭饋源固定在基座上，在波紋喇叭饋源的前方固定副反射面，在波紋喇叭饋源的后方固定主反射面；其特征為所述主反射面的中心區(qū)域為近似聚焦的橢球面型，主反射面靠近外邊緣區(qū)域為環(huán)狀凸凹組成的波紋起伏面型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有近場均勻波束的毫米波雙反射面天線，所述波紋喇叭饋源經(jīng)過副反射面、主反射面的兩次反射形成所述的特殊口面電場分布，其特征為所述口面電場的幅值為旋轉(zhuǎn)對稱的拋物線形分布，邊緣照射為O。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有近場均勻波束的毫米波雙反射面天線，其特征為所述口面電場相位分布在中心區(qū)域為旋轉(zhuǎn)對稱的倒拋物線形，邊緣部位為旋轉(zhuǎn)對稱的不規(guī)則波紋振蕩。
【文檔編號】H01Q19/18GK103730735SQ201410003859
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2014年1月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月6日
【發(fā)明者】徐剛, 余川, 屈勁, 陳世韜, 薛長江, 施美友 申請人:中國工程物理研究院應用電子學研究所