[发明专利]有宽带天线的通信系统

说明书

相关申请

这份申请要求给在此通过引证被全部并入的2007年9月13日以“Communication System with Broadband Antenna”为题申请的美国专利临时申请第60/971,958号、2007年9月17日以“Communication Systemwith Broadband Antenna”为题申请的美国专利临时申请第60/973,112号和2008年9月8日以“Communication System with Broadband Antenna”为题申请的美国专利临时申请第61/095,167号的优先权。

发明领域

本发明涉及无线通信系统，具体地说，涉及可以在乘客运载工具上使用的天线和通信子系统。

背景技术

许多通信系统涉及接收来自人造卫星的数据信号。传统的系统已经使用许多类型的天线接收来自人造卫星的信号，例如，Rotman透镜、Luneberg透镜、盘形天线或相控阵。然而，这些系统可能因视野有限或效率低遭受损害，限制它们接收人造卫星信号的能力。具体地说，这些传统的系统可能缺乏接收人造卫星信号必需的性能，要么是信号强度低，要么是噪声高，举例来说，来自低仰角人造卫星的信号。

除此之外，许多传统的系统不包括任何或充份的极化校正，并因此交替极化的信号噪声可能干扰所需的信号，阻止该系统适当地接收所需信号。此外，使这样的系统在飞机的机身上定位以便发射或接收信号提出若干能提交给这样的系统的问题。

所以，需要改良的通信系统，包括改良的可能能够接收不利环境中的弱信号或通信信号而且能至少部分地位于飞机机身上的天线系统。

发明内容

一些方面和实施方案指向包括可以安装在运载工具之上和之中的天线阵和电子组件的通信系统。该通信系统通常可能包括安装在运载工具的外表面上的外部部件和位于运载工具内的内部部件，外部部件和内部部件靠通信联络彼此耦合。依照下面的讨论，外部部件可能包括天线阵以及按方位、仰角和极化移动天线阵(举例来说，跟踪人造卫星或其它信号来源)的安装设备和转向装置。内部部件可能包括大部分与通信系统相关联的电子设备。使内部部件位于运载工具里面可能有利于接近电子设备而且可以保护电子设备使之免受运载工具外部环境的影响，下面将进一步详细讨论。该通信系统的实施方案提供很多超越现有技术系统的利益，包括尺寸和重量相对较小(这可能对安装在飞机上的系统是特别有利的)，而且有优异的宽带射频性能，下面将进一步讨论。

依照一个实施方案，天线阵包括众多喇叭天线元件、众多对应的电介质透镜，众多电介质透镜之中的每个电介质透镜分别与众多喇叭天线元件之中相应的喇叭天线元件耦合，以及将众多喇叭天线元件与共用馈送点联结起来的波导馈送网络，其中众多喇叭天线元件和众多对应的电介质透镜具有这样的形状和尺寸以致天线阵在天线阵的任一末端逐渐变小。

在一个实施例中，众多喇叭天线元件被安排成平行的两行，而且那平行的两行沿着天线阵的长度彼此错开众多喇叭天线元件之一的一半宽度。在另一个实施例中，众多喇叭天线元件包括内部喇叭天线元件、第三喇叭天线元件、第二喇叭天线元件和末端喇叭天线元件，其中第三喇叭天线元件比内部喇叭天线元件小而且位置比内部喇叭天线元件更靠近天线阵的末端，第二喇叭天线元件比第三喇叭天线元件小而且位置比第三喇叭天线元件更靠近天线阵的末端，末端喇叭天线元件比第二喇叭天线元件小而且位于天线阵的末端。在另一个实施例中，众多电介质透镜元件包括内部电介质透镜、第三电介质透镜、第二电介质透镜和末端电介质透镜，其中内部电介质透镜与内部喇叭天线元件耦合，第三电介质透镜比内部电介质透镜小而且与第三喇叭天线元件耦合，第二电介质透镜比第三电介质透镜小而且与第二喇叭天线元件耦合，而末端电介质透镜比第二电介质透镜小而且与末端喇叭天线元件耦合。该天线阵可能进一步包括众多喇叭形插入物，众多喇叭形插入物之中的每个喇叭形插入物分别位于众多喇叭天线元件之中相应的喇叭天线元件之内。在一个实施例中，位于末端喇叭天线元件和第二喇叭天线元件内的喇叭形插入物是用雷达电磁波吸收材料制成的。在另一个实施例中，每个电介质透镜用玻璃纤维销钉紧固到各自的喇叭天线元件上。