[发明专利]平板天线的定向耦合器馈电

说明书

本发明公开了具有定向耦合器馈电和波导的诸如平板、漏波天线的天线。在一个示例中，天线包括具有天线元件的表面、导波传输线和耦合表面。导波传输线提供导向馈电波。耦合表面位于导波传输线和具有天线元件的表面之间并将其分隔开。耦合表面控制导向馈电波到天线元件的耦合。耦合表面还可以对导向馈电波进行空间滤波，以为天线元件提供更均匀的功率密度。导向馈电波可以是高功率密度的电磁波或密度径向衰减的电磁波。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年11月3日提交的申请号为62/416,907的名称为“定向耦合器馈电(DIRECTIONAL COUPLER FEED)”的美国临时专利申请以及于2017年11月2日提交的申请号为15/802,320的名称为“平板天线的定向耦合器馈电(DIRECTIONAL COUPLER FEEDFOR FLAT PANEL ANTENNAS)”的美国申请的优先权和权益，此两者均通过引用并入本文并共同转让。

技术领域

本发明的示例和实施例属于通信领域，包括卫星通信和天线。更特别地，本发明的示例和实施例涉及平板天线的定向耦合器馈电。

背景技术

卫星通信涉及电磁波的传输。电磁波可以具有较小的波长，并且可以在千兆赫(GHz)范围内的高频率下进行传输。卫星天线可以产生聚焦的高频电磁辐射束，允许具有宽带宽和高传输速率的点对点通信。一种类型的卫星天线是平板天线。这种类型的天线包括具有用以接收和发射电磁波的偶极子或其他辐射元件的多个面板或区段。如果天线元件以串联方式馈电或者如果天线元件沿馈电波导的长度分布，则与周期性漏波天线一样，馈电波沿平板天线的孔径或面积传播并且功率密度分布由于天线元件的辐射而沿孔径衰减。期望跨天线孔径的功率密度分布尽可能均匀，以便最大化天线的孔径效率。

发明内容

公开了具有定向耦合器馈电和波导的天线，诸如平板天线、漏波天线。在一个示例中，天线包括具有天线元件的表面、导波传输线和耦合表面。导波传输线提供导向馈电波。耦合表面位于导波传输线和具有天线元件的表面之间并将其分隔开。耦合表面用于控制导向馈电波到天线元件的耦合。耦合表面可以控制导向馈电波到天线元件的垂直耦合或横向耦合。耦合表面还可以对导向馈电波进行空间滤波，以提供更均匀的功率密度，从而对天线元件提供更均匀的激励。导向馈电波可以是高功率密度的电磁波或高功率密度的径向衰减的电磁波。

在一个示例中，天线元件可以是散射天线元件，并且表面可以是天线的散射表面。在一个示例中，导波传输线可以是边缘馈电柱形波导、中心馈电柱形波导、线性波导或条带线传输线的一部分。波导可包括顶部波导和底部波导。在一个示例中，底部波导中的功率密度可以通过耦合表面馈入顶部波导，以补偿顶部导向件中的功率衰减。

描述了其他天线、方法、系统和耦合器馈电。

附图说明

从下面给出的详细描述和各个示例的附图及示例将更全面地理解本发明，然而，这些不应被视为将本发明限制于特定示例和示例，而是仅用于解释和理解。

图1示出了均匀孔径功率分布、中心馈电孔径分布和边缘馈电孔径分布的示例。

图2A示出了提供改进的且更均匀的孔径分布的中心馈电天线的横截面视图的一个示例。

图2B至图2C示出了图2A的中心馈电天线的耦合表面或定向耦合器的俯视图和仰视图的示例。

图2D示出了从中心馈电天线的边缘过渡叠层的角度看的横截面视图的一个示例。

图2E示出了从中心叠层的角度看的图2A的中心馈电天线的三维视图。

图3A示出了涉及两个元件的耦合模式理论的示例性示图。

图3B示出了示出针对耦合模式理论微分方程定向耦合器馈电天线的区域关系的示例性示图。