[发明专利]各种横截面的方向可控波束多馈送介电谐振器天线

说明书

本发明涉及具有方向可控的接收和发射波束的介电谐振器天线，尤其涉及一种具有多个分立馈针的天线，从而可同时创建并随意组合多个分立波束，该介电谐振器天线包括各种不同横截面的介电谐振器。

自从在1983年首次对介电谐振器天线(DRA)进行系统研究以来[LONG，S.A.，McALLISTER，M.W.，and SHEN，L.C.：‘谐振圆柱形介电空腔天线’，IEEE Trans.Antennas Propagat.，AP-31，1983，pp406-412]，对他们的辐射方向图的兴趣日益高涨，因为他们的辐射效率很高，与最常用的传输线很好地匹配，并且他们的物理尺寸较小[MONGLA，R.K.and BHARTIA，P.：‘介电谐振器天线——谐振频率和带宽的回顾和常规设计’，Int.J.Microwave & Millimetre Wave Computer-Aided Engineering，1994，4，(3)，pp 230-247]。多数报告的配置使用了安装在地平面上的电介质板，由地平面上的馈孔或由插入电介质材料的针来激励。少数出版物报告了使用两支针同时馈送圆形介电板里的实验。这些针沿径向互成90°角安装并反相馈送，以创建圆形偏振[MONGLA，R.K，ITTIPIBOON，A.，CUHACI，M.and ROSCOE，D.：‘圆形偏振介电谐振器天线’，Electron.Lett，1994，30，(17)，pp 1361-1362；和DROSSOS，G.，WU，Z.and DAVIS，L.E.：‘圆形偏振圆柱形介电谐振器天线’，Electron.Lett.，1996，32，(4)，pp 281-283.3，4]，还有一篇出版物包括了馈针闭合与断开的概念[DROSSOS，G.，WU，Z.and DAVIS，L.E.：‘可切换圆柱形介电谐振器天线’，Electron.Lett.，1996，32，(10)，pp 862-864]。

一种对天线方向图进行电子转向的方法是拥有数个已有波束并在他们之间切换，或把他们组合在一起以得到想要的波束方向。圆形DRA可以由单支馈针或馈孔来馈送，该馈针或馈孔位于电介质内部或其下方，并被调谐以激励特定的谐振方式。在优选的实施例里，使用基本的HEM_11δ方式，但也有许多别的谐振方式，其产生的波束可同样好地使用根据本发明实施例的仪器来转向。优选的HEM_11δ方式是混合电磁谐振方式，其像水平磁偶极子那样辐射，并带来垂直偏振余弦或“8”字形辐射方向图[LONG，S.A.，McALLISTER，M.W.，and SHEN，L.C.：‘谐振圆柱形介电空腔天线’，IEEE Trans.Antennas Propagat.，AP-31，1983，pp 406-412]。圆柱形DRA的本申请人以FDTD(有限差分时域)建模和实际实验表明：若把多个这样的馈针插入电介质、并驱动其中之一而别的全都断路，则可通过切换不同馈针的进出来改变波束的方向。此外，通过以不同方式组合馈送，可产生和、差方向图，其允许连续地波束转向和通过振幅比较、单脉冲或类似技术来定向。

在本发明人另行提交的共同待审查美国专利申请№.09/431,548以及KINGSLEY，S.P.和O’KEEFE，S.G.的论文“馈针介电谐振器天线的波束转向和单脉冲处理”(S.P.Kingsley和S.G.O’Keefe，IEEEproceedings-Radar Sonar and Navigation，146，3，121-125，1999)里，说明了许多这样的结果，这些公开的内容将做为参考而与本申请结合起来。

本申请人已经指出：上述参考文献所说明的结果可同等地适用于任何很宽的频段上的DRA操作，例如，对于光学DRA，适用于从1MHz到100,000MHz乃至更高。涉及的频率越高，则DRA的尺寸就越小，但是，由下文所述的馈针/馈孔几何形状所实现的常规波束方向图在给定的任何频段内总体保持恒定。使用介电常数较大的电介质材料在实质上低于1MHz的频率处进行操作也是可能的。