[发明专利]发射/接收电磁波的源天线

说明书

本发明涉及发射/接收电磁波的源天线的改进，具体地说，涉及卫星通信系统中使用C波段、Ku波段或Ka波段的器件。

交互式无线通信业务正在快速发展。这些业务具体涉及到电话、传真、电视、互联网和所谓的多媒体领域。用于一般广播业务的设备必须以合理的价格获得。特别是用户的发射/接收系统必须通过通信卫星与服务器通信。在这种情况下，通信是在微波频率范围内进行的，特别是在C波段、Ku波段或Ka波段，就是说频率是在4GHz和30GHz之间。

用于发射(T)/接收(R)的源天线通常由波导器件制成，一般包括覆盖发射和接收的两个频带的宽频波状喇叭天线，这个喇叭天线辅助允许发射和接收分离的装置和/或正交极化，该装置由每一端口的正模(直接式收发转发器)和波导滤波器构成。

实施的技术是很难处理和昂贵的。它的重量和体积一般不能与个人使用兼容。

因此，申请人早已在汤姆森多媒体的专利WO99/35711中建议了一种放置在聚焦系统焦点的发射/接收源天线，例如，球形透镜、抛物面反射器天线或多反射器天线，其可以用在卫星通信系统的家用终端中。在这种情况下，用于照射透镜或抛物面反射器的源天线由N个辐射单元阵列构成，即，N个贴片用于如接收的连接方向和如螺旋线的纵向辐射天线、介质棒与纵向辐射天线的辐射或任何其它类型的纵向辐射的轴向一致，用于如发射的其它连接方向，这个天线放置在阵列的中心。因此，纵向辐射天线的相位中心和贴片阵列的相位中心一致，并被放置在天线系统的焦点上。

对于这种混合源的类型，为了确保贴片类型的N个辐射单元阵列和螺旋线型的纵向辐射单元之间的去耦，对于贴片阵列，最好用在低频有效的连接上，即，接收，纵向辐射天线最好用在高频有效连接上，即，发射。

然而，接收频带一般比发射频带宽，连接平衡对接收源的损失是比较敏感的，对于接收源的贴片阵列的选择从这个观点看不是最佳的。

此外，对于贴片阵列，通过接收频带获得高质量的圆极化是非常困难，但是，大多数通信系统使用圆极化运行的低轨道卫星。

本发明的目的时提供一种在卫星通信系统使用圆极化的情况下，上述问题的最佳解决方案。

因此，本发明的主题是发射/接收电磁波的源天线，包括：工作在第一频带中的n个辐射单元的阵列，工作在第二频带中的纵向辐射单元，并放置在阵列的中心，具有n个辐射单元的阵列和纵向辐射单元基本上具有共同的相位中心，n个辐射单元对称地排列在纵向辐射单元的周围，其特点是阵列的每一个单元由行波类型的辐射单元构成。

根据优选的实施例，行波类型的辐射单元是螺旋线器件。

在这种情况下，具有n个单元的阵列的每一个螺旋线的长度将等于纵向辐射单元，即，几乎与阵列的长度相同。

每一个螺旋线的长度以常规的方法确定，纵向模式中的螺旋线的校正操作必须遵守下面的关系：

3/4＜II×D/λ＜4/3

0.6D＜S＜0.8D

λ是对应螺旋线的中心频率的波长，D是线圈的直径，S是两个连续线圈之间的距离。

因此，螺旋线的总长度L＝N’S，线圈的数N’确定了螺旋线的方向性。辐射图的主波束宽度由下列关系给出：

θ°＝52/√(N’S/λ)θ°是3db的波束宽度。

使用行波辐射器件(具体是螺旋器件)具有某些优点。因此，可以限制阵列损耗，螺旋器件具有非常低的损耗。因此，阵列天线的损耗被限制到几乎等于馈电阵列的损耗。因此，它们提供了选择基片问题的解决方案。具体地说，在贴片类型天线的情况中，要求具有高介电常数的薄基片的电路要求和具有低介电常数的厚基片的天线的电路要求之间的妥协是必须的。

此外，使用螺旋器件作为阵列的基本辐射单元可以依赖于圆极化的固有辐射和宽频带上的操作，对频带宽度和源天线的圆极化的问题提供了解决方案。

此外，当时用连续旋转阵列的技术定位n个辐射单元时，使用螺旋线作为基本辐射单元可以简化馈电阵列的拓扑，因此，减小了损耗和体积。

按照本发明的另一特征，纵向辐射单元包括纵向辐射介质棒与辐射的轴向一致或螺旋线器件与辐射的轴向一致。在介质棒的情况中，纵向辐射单元由波导激励。

按照本发明的另一特征，两个频带之一用于电磁波的接收，另一个频带用于电磁波的发射。

因此，本发明用于低频/高频变换中。

本发明的其它特点和优点在阅读下面各个优选实施例后将变得很清楚，这些描述参考了所附的附图。

图1是本发明发射/接收电磁波的源天线的第一实施例的剖面图。