[发明专利]多模复合材料天线

说明书

一种多模复合材料天线包括：两个交叉的偶极元件，每个偶极元件包括具有两个领结形天线段的领结形天线；以及传导管，该传导管容纳连接至每个领结形天线段的信号传输线。传导扩张部分围绕传导管并且形成单极元件。领结形天线段成形为缝隙在每个相邻的领结形天线之间延伸，每个缝隙形成具有彼此偏离的一对非线性弯曲边缘的渐进式缝隙天线。

技术领域

本发明涉及一种天线，并且更具体地，涉及多模复合材料天线。

背景技术

在许多无线天线应用中，希望的是，从各种可能的角度接收或发送信号。然而，天线元件的辐射型绝不是完全全方位辐射，因为总是存在天线接收比最佳方向更少功率的方向。

已经对结合单极天线和偶极天线进行各种尝试，以便创建可以从更多方向甚至利用更平稳功率分布发送或接收的复合材料天线。通常理想的是为地平面上方的天线创建半球形辐射型。然而，单个单极和偶极的结合不产生完全半球形的辐射型，因为存在多个局部最小值。此外，单极和偶极的配置通常是个难题并且结合单极和偶极的许多先前尝试是次佳的，因为它们没有准确地配置。

通过引证将其全部内容结合于本文中的申请人自己的PCT公开编号WO2015107473公开了复合材料天线的两个实施方式。公开的两个复合材料天线实施方式结合单极和偶极天线形成可以从更多方向甚至利用更平稳功率分布发送或接收的复合材料天线。

WO2015107473中公开的具有扇形偶极臂和圆锥伸展的传导管的第二天线实施方式存在两个缺点。这个天线的第一难题在于在所考虑的频率范围中在激励模式中的一个(即，模式TEM4)的天线与信号传输线之间存在阻抗失配。激励模式TEM4是导致相邻偶极臂之间的异相激励的模式，致使功率在相邻偶极片段之间辐射。用于这个激励模式的天线的阻抗在所考虑的频率范围中与其他三个激励模式(TEM1、TEM2和TEM3)相比是不良匹配。不良阻抗匹配导致功率被反射，当天线用作发送器时沿着信号传输线向后反射，或者当天线用作接收器时反射远离天线。

所公开的天线的另一难题在于圆锥伸展的内表面之间诱导场，致使不必要的干扰。

本发明旨在至少在一定程度上解决这些和其他缺点。

对本发明背景的前述讨论仅旨在便于理解本发明。应当理解，该讨论不是确认或承认所提及的任何材料是在本申请优先权日时本领域中公知常识的一部分。

发明内容

根据本发明，提供了一种多模复合材料天线，包括：

在共面中延伸的至少两个交叉的偶极元件，每个偶极元件包括具有两个领结形天线段的领结形天线，

多个信号传输线，每个信号传输线连接至领结形天线段中的一个，

传导管，信号传输线在该传导管中延伸并且该传导管形成用于信号传输线的护罩，以及

传导扩张部分，围绕传导管并且从传导管向外扩张，该传导扩张部分具有垂直于共面延伸的轴线，

其中，领结形天线段成形为缝隙在每个相邻的领结形天线之间延伸，每个缝隙形成具有彼此偏离的一对非线性弯曲边缘的渐进式缝隙天线(tapered antenna)。

为每个渐进式缝隙天线提供的进一步特征有.：在其中偶极元件彼此交叉的中心区域处的最小缝隙宽度、从中心区域延伸至缝隙的相对的宽端部的缝隙长度、限定一对非线性弯曲边缘彼此偏离的速率的扩张率、以及作为缝隙在其宽端部处的最大宽度的扩张宽度，其中，选择最小缝隙宽度、缝隙长度、扩张率和扩张宽度以便在复合材料天线的选择操作频带内减少复合材料天线与信号传输线之间的阻抗失配。

为缝隙长度和扩张宽度提供的进一步特征为都近似等于所选择操作频带中的最低频率的波长的三分之一。

为一对非线性弯曲边缘提供的进一步特征为沿着其长度的至少一部分的指数曲线。