[发明专利]平板阵列天线

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求Alexander P.Thomson、Claudio Biancotto和Christopher D.Hills于2011年11月16日提交的题为“Flat Panel Array Antenna”，序列号13/297,304的美国发明专利申请的权益。

技术领域

本发明涉及微波天线。更具体地，本发明提供一种利用腔体耦合来简化协同馈电网络要求的平板阵列天线。

背景技术

平板阵列天线技术还没有广泛应用于许可的商业微波点到点或者点到多点的市场，其中与有效的频谱管理一致的更严格的电磁辐射包络特性是常见的。从传统的反射器天线结构(比如主焦点馈电的轴对称几何结构)得到的天线解决方案以相对低的成本提供了较高水平的天线方向性和增益。然而，反射器碟和相关联的馈电的伸展结构可能要求显著地增强支撑结构来抵挡风负荷，这可能提增加整体成本。此外，反射器天线组件和要求的支撑结构的增加的尺寸可被视为视觉破坏。

阵列天线通常利用印刷电路技术或者波导技术。与自由空间接口的阵列的部件被称为元件，通常分别利用微带线几何结构(比如贴片、偶极子或者槽)或者波导部件(比如喇叭或者槽)。各个元件通过馈电网络相互连接，使得产生的天线的电磁辐射特性符合想要的特性，比如天线束指向方向、方向性以及旁瓣分布。

例如，平板阵列可以利用在谐振或行波配置中的波导或者印刷槽阵列形成。谐振结构通常不能实现在陆地点到点市场区段使用的带宽上要求的电磁特性，同时行波阵列通常提供随着频率以角位置移动的主波束辐射图。由于陆地点到点通信一般利用所使用的频带的不同部分上的间隔的去/回通道来工作，因此主波束相对于频率的移动可以防止两个通道的链接同时有效对齐。

协同馈电波导或者槽元件可以使固定的波束天线显示出适合的特性。但是，它可能必须选择一般小于一个波长的元件间隔，以避免不满足调整需求并且减损天线的效率的、被称为栅瓣的次级波束的产生。该紧密的元件间隔可能与馈电网络的尺寸相抵触。例如，为了适应阻抗匹配和/或相位均衡，需要大的元件间隔来提供足够的体积以不仅容纳馈电网络，也提供足够的材料以用于在相邻的传输线之间接触的电壁和机械壁(由此隔离相邻的线并防止不想要的行间耦合/串扰)。

天线阵列的元件的特征可在于阵列尺寸，比如2^Nx2^M元件阵列，其中N和M为整数。在典型的NxM的协同馈电阵列中，可以需要(NxM)-1个T型功率分配器，连同NxM个馈电弯曲部和多个NxM个阶梯式转换，以提供可接受的VSWR性能。由此，馈电网络要求可能是空间高效的协同馈电平板阵列的限制因素。

因此，本发明的目的是提供一种克服现有技术中的限制的装置，并且由此呈现一种使得这种平板天线能够提供接近在用于典型的微波通信链路的操作波段上满足最严格的电气规格的大得多的传统反射器天线的电气性能的方案。

附图说明

并入并且构成该说明书的一部分的所附附图显示了本发明的实施方案，其中在附图中相同的附图标记指示相同的特征或者元件，并且可以不针对它们所出现的每个附图进行具体描述，并且所附附图连同以上给出的本发明的一般描述，以及以下给出的实施方案的具体描述，用于说明本发明的原理。

图1为示例性平板天线的示意性的等角前视图。

图2为图1的平板天线的示意性的等角后视图。

图3为图1的示意性的等距分解图。

图4为图2的示意性的等距分解图。

图5为图3的中间层的第二侧的近视图。

图6为图3的中间层的第一侧的近视图。

图7为图3的输出层的第二侧的近视图。

图8为图3的输出层的第一侧的近视图。

图9为平板天线的可选的波导网络实施方案的示意性的等角前视图。

图10为图9的平板天线的示意性的等角后视图。

图11为平板天线的示例性旋转极化实施方案的示意性的等角前视图。

图12为图11的平板天线的示意性的等角后视图。

图13为图11的示意性的等距分解图。

图14为图12的示意性的等距分解图。

图15为图13的槽层的近视图。

图16为图13的中间层的第二侧的近视图。

图17为图11的近视的部分切掉的前视图。

图18为平板天线的示例性第二中间层实施方案的示意性的等角前视图。

图19为图18的平板天线的示意性的等角后视图。