[发明专利]具有简单馈电器的超宽带共形低剖面四臂单向行波天线

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年3月30日提交的具有序列号61/469,409的标题为“ultra-wide conformal low-profile four-arm unidirectional traveling-wave antenna with a simple feed”的共同未决的美国临时申请的优先权，其在此通过引用被全部并入本文。

技术领域

本发明一般涉及射频天线，且更具体地，涉及用于共形地安装于平台上的超宽带低剖面多臂单向行波(TW)天线。

背景

行波(TW)天线是一类超宽带兼容平台的低剖面天线，包括螺旋模式微带(SMM)天线和微型慢波(SW)天线，以及其他的天线。在通过引用被并入本文的出版物(Wang，J.J.H.和V.K.Tripp的“Design of Multioctave Spiral-Mode Microstrip Antennas”IEEE Trans.Ant.Prop.，3月1991；和Wang，J.J.H.的“The Spiral as a Traveling Wave Structure for Broadband Antenna Applications”Electromagnetics，20-40，7-8月，2000)以及美国专利(于1994年发布的第5,313,216号专利；于1995年发布的第5,453,752号专利；于1996年发布的第5,589,842号专利；于1997年发布的第5,621,422号专利；于2009年发布的第7,545,335B1号专利)中讨论了SMM天线。SW天线是TW天线的子集，TW天线的尺寸通过SW技术被微型化(于2000年发布的第6,137,453号美国专利，其通过引用被并入本文)。这些细的平面天线一般由以多臂螺旋正弦结构或其他频率无关的几何结构的形式的超宽带平面辐射体组成，其中最广泛使用的是具有单向辐射图的两臂螺旋天线。

单向辐射图是由于TW模式的模式-1；其他的TW模式0、2、3、4等的存在将使辐射模式变形。由于缺乏完全对称性，常用的两臂单向螺旋辐射体无法实现较高程度的模式纯度，因此在辐射图性能上是有限的。对于需要高质量的辐射图例如在平面相控阵中的GNSS(全球导航卫星系统)接收天线或元件的应用，SMM天线中的四臂螺旋辐射体是更合乎需要的(例如，Wang和Triplett的“High-Performance Universal GNS S Antenna Based on GNS S Antenna Technology”IEEE 2007International Symposium on Microwave，Antenna，Propagation and EMC Technologies for Wireless Communications，Hangzhou，China，14-17，8月，2007，其通过引用被并入本文)。

不幸的是，为了实现四臂SMM天线或加载空腔的螺旋天线的可能性，需要高质量的四端馈电器来分别提供相等的振幅和0°、90°、180°、270°的相对相位。与两臂变体相比，使用一些混合式电路、功率分配器、耦合器、矩阵等的这种复杂的馈电器导致成本巨增并且在增益/效率上减小。另外，这种四臂馈电器的复杂度和尺寸在GNSS和阵列天线中在实际实现上造成严重的困难。

发明内容

公开了一种方法的多种实施方式，在该方法中利用使用单个平衡-不平衡转换器的机构来给这些四臂单向TW天线馈电，该机构一般较小，简单得多，且因而便宜得多。新方法的几何对称性还可以导致更加精确的馈电并且因而以低成本提高四臂变体的高性能，进一步超出两臂变体的性能。

附图简述

图1A在顶视图中描绘了通过具有模式抑制器的简单平衡-非平衡转换器馈电的超宽带低剖面四臂单向行波天线。

图1B在侧视图中描绘了图1A的超宽带低剖面四臂单向行波天线。

图2A示出了图1A中的超宽带低剖面四臂行波天线的馈电区的顶视图。

图2B示出了图1A中的超宽带低剖面四臂行波天线的馈电区的侧视图。

图2C示出了图2A中的超宽带低剖面四臂行波天线的馈电区的A-A’横截面视图。

图2D示出了图2B中的超宽带低剖面四臂行波天线的馈电区的B-B’横截面视图。

图3A描绘了平面四臂正弦TW辐射体。

图3B描绘了平面四臂对数周期TW辐射体。