一種低損耗﹑高效率的Radant透鏡的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種低損耗﹑高效率的Radant透鏡，包括二極管電路、支撐材料、直流控制電源；每層二極管電路包括若干二極管，每個二極管的兩端與二極管電路板上的兩條印刷金屬條焊接連通，相鄰二極管間距為C0/(2f0)；相鄰兩層二極管電路粘貼覆在支撐材料兩側(cè)，相鄰兩層二極管電路間距為C0/(4f0)。本發(fā)明經(jīng)過合理選擇介質(zhì)支撐材料，設(shè)計支撐材料的厚度，設(shè)計二極管電路的間距，實現(xiàn)要求頻段內(nèi)的低損耗、高傳輸效率的要求，提高Radant透鏡天線的增益，減少系統(tǒng)的發(fā)熱量。
【專利說明】—種低損耗、高效率的Radant透鏡
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微波相控陣領(lǐng)域，具體為一種低損耗、高效率的Radant透鏡。
【背景技術(shù)】
[0002]為了實現(xiàn)相控陣?yán)走_(dá)的波束掃描，通常需要在雷達(dá)天線后端使用數(shù)字移相器芯片，而芯片的成本始終是限制相控陣?yán)走_(dá)廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵因素?；赗adant透鏡天線的雷達(dá)系統(tǒng)能將普通相控陣移相器數(shù)量由MXN個減少為M + 2N個，極大地減少了相控陣?yán)走_(dá)的成本。Radant透鏡雷達(dá)的關(guān)鍵技術(shù)是Radant透鏡的設(shè)計，傳統(tǒng)的鐵氧體Radant透鏡使用鐵氧體器件作為相控陣的饋電系統(tǒng)的移相微波元件，這樣的設(shè)計存在以下缺點:
[0003]1、鐵氧體透鏡使用鐵氧體器件作為相控陣的移相單元，需要使用精確的外部直流電源控制鐵氧體的移相量，其電流控制要比二極管的通斷電流控制復(fù)雜得多。
[0004]2、鐵氧體透鏡是由鐵氧體塊構(gòu)成，其成本要比僅由PIN 二極管構(gòu)成的移相電路高得多。重量方面，鐵氧體移相器的重量要比二極管電路重得多。
[0005]3、與薄的二極管電路移相器相比，需要一定厚度的鐵氧體移相器損耗會更大，會減少相控陣天線的輻射能量，降低相控陣天線的效率。
[0006]現(xiàn)在有國外文獻(xiàn)提出了由相隔一定間距和厚度的二級管電路構(gòu)成Radant透鏡的概念，但如何實現(xiàn)這種Radant透鏡目前沒有公開技術(shù)，我們經(jīng)過仔細(xì)分析研究發(fā)現(xiàn)，這種Radant透鏡的概念，其二級管電路的支撐、間距、流經(jīng)的電流設(shè)計是其要解決的首要問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]要解決的技術(shù)問題
[0008]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提出了一種低損耗、高效率的Radant透鏡，經(jīng)過合理選擇介質(zhì)支撐材料，設(shè)計支撐材料的厚度，設(shè)計二極管電路的間距，實現(xiàn)要求頻段內(nèi)的低損耗、高傳輸效率的要求，提高Radant透鏡天線的增益，減少系統(tǒng)的發(fā)熱量。
[0009]技術(shù)方案
[0010]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0011]所述一種低損耗、高效率的Radant透鏡，其特征在于:包括二極管電路、支撐材料、直流控制電源；所述二極管電路由若干層二極管電路組成，每層二極管電路包括若干二極管，每個二極管的兩端與二極管電路板上的兩條印刷金屬條焊接連通，相鄰二極管間距為Ctl/(2&)，C0是光速，f0是工作頻率，兩條印刷金屬條分別接直流控制電源的正負(fù)極；支撐材料為長方體結(jié)構(gòu)，相鄰兩層二極管電路粘貼覆在支撐材料兩側(cè)，相鄰兩層二極管電路間距為CQ/(4fQ)。
[0012]所述一種低損耗、高效率的Radant透鏡，其特征在于:最外側(cè)的兩層二極管的外側(cè)面也粘貼有支撐材料。
[0013]所述一種低損耗、高效率的Radant透鏡，其特征在于:支撐材料采用等效介電常數(shù)為1.03?1.08、損耗角正切為0.001?0.004的PVC泡沫壓縮材料。
[0014]所述一種低損耗、高效率的Radant透鏡，其特征在于:支撐材料采用等效介電常數(shù)為1.05、損耗角正切為0.0023的PVC泡沫壓縮材料。
[0015]所述一種低損耗、高效率的Radant透鏡，其特征在于:支撐材料一側(cè)面開有通槽，該側(cè)面為與二極管電路上焊有二極管的側(cè)面粘接的側(cè)面，二極管處于通槽內(nèi)。
[0016]有益效果
[0017]本發(fā)明解決鐵氧體Radant透鏡重量大、損耗高、效率低的問題，使得Radant透鏡具有良好透波性和低損耗特性。經(jīng)過合理選擇介質(zhì)支撐材料，設(shè)計支撐材料的厚度，設(shè)計二極管電路的間距，使得電磁波傳輸時的反射少、熱能損耗少，提高了電磁波的輻射效率，所設(shè)計的Radant透鏡能替代普通相控陣中的移相陣，滿足了 Radant透鏡雷達(dá)系統(tǒng)在特定頻段內(nèi)的良好透波性和低損耗特性的需求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1 Radant透鏡結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖2單層二極管電路及PVC支撐圖；
[0020]其中:A、支撐材料；B、二極管電路；C、直流控制電源；D、二極管。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合具體實施例描述本發(fā)明:
[0022]本實施例中，工作頻率為&為5.5GHz，如圖1所示，建立的低損耗、高效率的Radant透鏡包括二極管電路B、支撐材料A、直流控制電源C。
[0023]本實施例中，二極管電路由15層二極管電路組成，參照附圖2，每個二極管的兩端與二極管電路板上的兩條印刷金屬條焊接連通，相鄰二極管間距為Ctl/(2&)，Ctl是光速，f0是工作頻率，兩條印刷金屬條分別接直流控制電源的正負(fù)極。
[0024]支撐材料為長方體結(jié)構(gòu)，相鄰兩層二極管電路粘貼覆在支撐材料兩側(cè)，相鄰兩層二極管電路間距為Ctl/(4&)，本實施例中共有16層支撐材料，其中如圖1所示，在最外側(cè)的兩層二極管的外側(cè)面也粘貼有支撐材料，對二極管電路進(jìn)行保護(hù)和密封。
[0025]支撐材料要采用低介電常數(shù)、低損耗角正切的材料，我們經(jīng)過大量實驗研究發(fā)現(xiàn)，采用等效介電常數(shù)為1.03?1.08、損耗角正切為0.001?0.004的PVC泡沫壓縮材料能夠滿足要求，進(jìn)一步的本實施例中采用等效介電常數(shù)為1.05、損耗角正切為0.0023的PVC泡沫壓縮材料作為支撐材料。
[0026]本實施例中支撐材料一側(cè)面開有通槽，該側(cè)面為與二極管電路上焊有二極管的側(cè)面粘接的側(cè)面，二極管處于通槽內(nèi)，以便于散熱，情況允許的時候，甚至可以在支撐材料兩端加小型的風(fēng)扇，加快空氣流動，便于熱量散發(fā)。
[0027]二極管電路兩端接直流控制電源，控制電源的正反向流動和電流大小可實現(xiàn)二極管電路的通斷。通過直流電源控制電路控制每層二極管電路的通斷和反偏狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)透鏡的不同移相量。當(dāng)要求二極管正偏時，電源提供的電流大小為nX20mA的正向電流，這里η是二極管的總數(shù)量，二極管短路；當(dāng)要求二極管反偏時，電源提供反向電壓，二極管開路。直流控制電源具有恒流功能，除了將要求的二極管進(jìn)行加電導(dǎo)通外，為了使工作狀態(tài)穩(wěn)定，將所有不要求的層次加反偏電壓。
[0028]整個Radant透鏡通過直流電源控制二極管電路的通、斷狀態(tài)，使得經(jīng)過透鏡的電磁波產(chǎn)生不同的相位偏移，最終在要求的特定空域中實現(xiàn)波束會聚，實現(xiàn)移相器的功能。每層二極管電路的移相量和總二極管電路的層數(shù)，根據(jù)要實現(xiàn)不同位數(shù)的移相器功能進(jìn)行設(shè)計。
【權(quán)利要求】
1.一種低損耗、高效率的Radant透鏡，其特征在于:包括二極管電路、支撐材料、直流控制電源；所述二極管電路由若干層二極管電路組成，每層二極管電路包括若干二極管，每個二極管的兩端與二極管電路板上的兩條印刷金屬條焊接連通，相鄰二極管間距為Ctl/(2f0)，C0是光速，f0是工作頻率，兩條印刷金屬條分別接直流控制電源的正負(fù)極；支撐材料為長方體結(jié)構(gòu)，相鄰兩層二極管電路粘貼覆在支撐材料兩側(cè)，相鄰兩層二極管電路間距為C0/(4f0)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種低損耗、高效率的Radant透鏡，其特征在于:最外側(cè)的兩層二極管的外側(cè)面也粘貼有支撐材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種低損耗、高效率的Radant透鏡，其特征在于:支撐材料采用等效介電常數(shù)為1.03?1.08、損耗角正切為0.001?0.004的PVC泡沫壓縮材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種低損耗、高效率的Radant透鏡，其特征在于:支撐材料采用等效介電常數(shù)為1.05、損耗角正切為0.0023的PVC泡沫壓縮材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求2、3、4任一所述一種低損耗、高效率的Radant透鏡，其特征在于:支撐材料一側(cè)面開有通槽，該側(cè)面為與二極管電路上焊有二極管的側(cè)面粘接的側(cè)面，二極管處于通槽內(nèi)。
【文檔編號】H01Q15/02GK103633447SQ201310646974
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】萬濤, 李長源, 謝歡歡, 王冰, 王睿 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第二十研究所