[发明专利]多模复合天线

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年1月17日提交的申请号为2014/00363的南非临时专利申请的优先权，通过引用将其并入本文。

技术领域

本发明涉及天线，并且更具体地，涉及多模复合天线。

背景技术

在多种无线天线应用中，理想的是从各种各样的可能的角度接收或发送信号。然而，天线元件的辐射图是不可能完全全向的，因为总是存在一个方向，天线从该方向比从其优选方向接收的功率更少。对于直线天线(如单极或偶极天线)来说，所述辐射图在导线的方向上为零。

为了组合单极和偶极天线，已经进行了各种尝试，以便创建可以发送或从多个方向接收更均匀的功率分布的复合天线。通常，理想的是，创建用于在地平面上的天线的半球辐射图。然而，由于有多个局部最小值，单个单极和偶极的组合不会产生完全半球形的辐射图。此外，单极和偶极的配置通常是个问题，并且由于不能准确地进行配置，之前为组合单极和偶极而做出的许多的尝试是次优的。

WO2013109173A1讨论了组合的单极和偶极天线。偶极天线具有位于沿着偶极传输线的非屏蔽部的共模抑制滤波器，从而从非屏蔽传输线创建正交单极元件。虽然本公开内容解决了配置问题，但是所描述的天线需要共模抑制滤波器，以及由此引起的复杂性。甚至当通过差模激励进行驱动时，非屏蔽传输线还可引起杂散干扰。

本发明旨在至少在一定程度上解决这些以及其它缺点。

前面讨论的本发明的背景技术仅仅为了便于本发明的理解。但是应当理解的是，该讨论不是承认或许可任何所提到的材料是截至本申请的优先权日的本领域的公知常识的一部分。

发明内容

根据本发明，提供了一种多模复合天线，包括：

至少两个偶极元件，每个偶极元件具有两个臂，信号传输线连接至每个臂，所述偶极元件能够被至少一个差模激励激励，以实现偶极辐射图；

导电管，所述信号传输线在所述导电管内延伸，且所述导电管形成所述信号传输线的屏蔽；以及

导电管的延伸部，当由共模激励来激励至少一个偶极元件时，延伸部形成具有单极辐射图的单极元件，

通过差模激励和共模激励两者的应用，复合天线因此能够具有组合的单极辐射图和偶极辐射图。

进一步的特征提供了：所述导电管是正圆柱形导电管，并且通过折向所述圆柱形导电管自身的所述圆柱形管的延伸部形成所述单极元件。

在一个实施方式中，所述圆柱形管的延伸部被折向所述圆柱形导电管自身、并且大致平行于所述圆柱形导电管进行延伸，并且所述偶极臂是圆柱形元件。

在不同实施方式中，所述圆柱形管的延伸部被折向所述圆柱形导电管自身、并且从所述圆柱形导电屏蔽向外展开，以形成圆锥部分，并且每个偶极臂是由向所述偶极臂的自由端加宽的板材制成，以形成大致扇形偶极臂。

进一步的特征提供了：当垂直于所述偶极元件测量时，每个偶极元件的每个臂的长度等于形成所述单极元件的所述导电管的所述延伸部的高度，从而确保所述偶极辐射图和所述单极辐射图发生在相同频率。

进一步的特征提供了：所述导电管被连接到地平面，并且每个偶极元件的所述两个臂是大致共线的，并且以相反方向沿着共平面延伸。

进一步的特征提供了：所述复合天线包括两个偶极元件，所述两个偶极元件具有垂直于彼此延伸的臂，所述两个偶极元件以及所述单极元件形成在三个互相垂直的方向上延伸的三个辐射元件。

进一步的特征提供了：存在四个信号传输线，每个所述信号传输线被连接到所述两个偶极元件的所述臂中的一个，并且被连接到每个偶极元件的一对信号传输线被耦接到具有差模和共模的180度混合耦合器。

进一步的特征提供了：所述180度混合耦合器使用四个正交横向电磁激励模式，同时激励所述两个偶极元件。

进一步的特征提供了：波束形成权重被应用到四个正交激励模式，从而对复合天线的视场进行电整形。

进一步的特征提供了：波束形成权重被应用到四个正交激励模式，使得复合天线的视场范围近似于半球形视场。

本发明扩展到天线队列，包括以预定的场配置布置的多个前述的多模复合天线。

本发明进一步扩展到无线电望远镜，包括前述的天线队列，其中，扫描的方向能够通过对复合天线的视场进行电整形来控制，而无需复合天线能够移动。

附图说明

现在将参考附图说明，仅通过示例的方式来描述本发明，在附图说明中：

图1A是根据本发明第一实施方式的多模复合天线的三维视图；