[发明专利]允许同时的多天线功能的组合天线孔径

说明书

本文公开一种天线设备及其使用方法。在一个实施例中，天线包括具有天线元件的至少两个空间交错的天线阵列的单个物理天线孔径，该天线阵列可在不同波段下独立地且同时地操作。

优先权

本专利申请要求于2015年2月11日提交的申请号为62/115,070的标题为“允许同时的多天线功能的组合天线孔径(COMBINED ANTENNA APERTURES ALLOWING SIMULTANEOUSMULTIPLE ANTENNA FUNCTIONALITY)”的相应临时专利申请的优先权并通过引用并入本申请。

技术领域

本发明的实施例涉及天线领域；更特别地，本发明的实施例涉及一种使用交错阵列以多个频率同时操作的具有组合孔径的天线。

背景技术

存在可以同时接收多个极化和频率的有限数量的天线。例如，DirecTV Slimline3碟形反射器天线同时接收多个极化和频率。在该产品中，存在从同一反射器同时操作的2个Ka波段接收器和1个Ku波段接收器。这通过沿着反射器的焦轴的不同位置放置多个馈源(feed)来实现。在这种情况下，基于碟形天线的指向和3个接收机的定位，实现了从3颗卫星(99°、101°、103°)的同时接收，其中Ka波段卫星同时提供两个圆极化信号。DirectTVSlimline5碟形反射器天线同时看到5颗卫星，即99°、101°、103°、110°、119°。(99°、103°为Ka波段)。这些产品的操作限于接收。

这种基于碟形的天线的两个限制为碟形天线需要指向卫星，并且1个反射器内的两个或更多个馈源的视角之间的角度差限制在大约10度，例如，Slimline5(99°至119°)。这很大程度上取决于可以被设计成各种规格的碟形天线的形状。然而，所有的碟形天线依赖于聚焦行为来实现方向性，因此关闭链接所需的聚焦越多，对于具有恒定面积的反射器碟形天线可实现的视场角越小。

实现双频同时性能的另一种常用的方法是由具有2个操作波段的辐射元件组成的双波段阵列。这些通常使用谐振贴片或诸如环形谐振器的类似形状来实现。2014年6月10日公布的专利号为8,749,446，标题为“用于相位阵列的宽波段链接环形天线元件(Wide-bandlinked-ring Antenna Element for Phase Arrays)”的美国专利中描述最近的一个示例。这种实施允许邻近的商业和军用Ka接收波段被同时覆盖，商业和军用Ka接收波段对于商业波段为17.7GHz至20.2GHz，对于军用波段为20.2GHz至21.2GHz。然而，不能同时指向多于一个的源头。此外，不存在为支持同时的发射和接收操作提供足够的隔离的描述的系统级容限。

因此，通常，对于必须同时指向大体上不同的方向(大于预计10度的差)、必须跟踪地球轨道卫星(O3b安装有两个万向节碟形天线)或者在大体上不同的波段下进行通信的碟形天线，需要两个完全分离的天线和系统。这增加了尺寸、成本、重量和功率。

发明内容

本文公开了一种天线设备及其使用方法。在一个实施例中，天线包括单个物理天线孔径，其具有天线元件的至少两个空间交错的天线阵列，该天线阵列可在不同波段下独立地且同时地操作。

附图说明

从下面给出的详细描述和本发明的各个实施例的附图将更充分地理解本发明，然而，这不应当将本发明限制于具体的实施例，而是仅用于解释和理解。

图1说明示出Ku波段接收天线元件的双接收天线的一个实施例。

图2说明示出Ka波段接收元件的接通或断开的图1的双接收天线。

图3说明在30dB尺度(scale)上以建模的Ku波段性能表示的全天线。

图4说明在30dB尺度上以建模的Ka波段性能表示的全天线。