[其他]微波天线

说明书

本发明涉及微波天线，特别是用于接收高频卫星广播传输的园极化波的平面天线。

关于高频平面天线，特别是有关用于接收12GHz波段的天线方面已经提出了大量的设计。一个先前的设计是适用于微带线馈电的天线阵，该天线阵具有可以用基片浸蚀而构成的优点。然而当使用聚四氟乙烯或类似的低损耗基片时，这种形式的天线有相当大的介质损耗和辐射损耗。因此不能达到高效率，並且当使用具有低损耗特性的基片时，成本相对较高。

提出的另一种天线设计是一种径向线隙天线阵和一种波导隙缝天线阵，与微带线馈电天线阵相比。这些天线有助于减少介质损耗和辐射损耗，然而，它的结构相对地复杂了，因此，这种天线结构带来了一个难于制造的问题。此外，由于这些设计中的每一个都形成一个谐振结构，要获得宽频带的增益是有困难的，例如300至500MHz，此外，隙缝间的耦合损失使这些设计复杂化了，从而很难获得良好的效率特性。

另一个先前提出的设计是一个悬线馈电孔结构天线阵。这个设计中有一个克服上述缺陷的结构，並且使用便宜的基片就能提供一个宽频带特性。悬线馈电天线在欧洲专利申请No108463-A和123350-A以及1984年3月出版的MSN（微波系统新闻）PP.110～126中已作出说明。

上面提到的第一份申请中所揭示的天线，它的铜箔必须相对于作为基片的介质层的两个表面垂直构成，由于该结构是在基片的两个表面上构成的，因而，这种天线互连加工复杂，相对地需要较大的尺寸。

上面引用的另一个申请中所揭示的天线，要求铜箔在两个分离的介质层上构成，难以使这些箔片精确定位，结构变得相对复杂並且昂贵。在出版的MSN中所揭示的天线，一个激励探头固定在每个孔中，组成一个用于线性极化波的天线，这一种天线不能用于有效地接收园极化波，由于增益差，並且必须使用两个分离的基片，因此，使其结构相对复杂並且昂贵。

此外，该发明的代理人已经提出了一个高效率的视频通带园极化平面天线阵（美国专利申请号888，117）。这种天线呈悬线馈电式平面天线的形式，该天线具有一个夹在一对金属片间的基片，金属片可以是铝或喷镀金属的塑料，每一个金属片具有许多彼此隔开的孔以限定辐射元件。在这种天线中，这些隔开的孔具有一对激励探头，而这对激励探头接收的信号以相同的相位送到悬线。

这个先前提出的园极化波平面天线阵参考图1至图5来说明。

图1是这种天线中使用的园极化波辐射元件的平面图。图2是图1沿Ⅰ-Ⅰ线的横截面图。

参照图1和图2，一个介质基片3被夹在第一和第二金属板1和2之间（金属片或板可以用铝或喷镀金属的塑料构成）。板1和2中形成许多个孔4和5，孔4在板1中做成凹形面或凹槽，孔5在板2中形成一个开口。

一对相互垂直的激励探头8和9装在基片3的一个公共平面上，与图1中说明的孔4和5对准。激励探头8和9每个都与设置在谐振空腔6内的悬线导体7连结，从而构成一个同轴线，用于传递在激励探头8和9与一个遥控点之间的能量。基片3以薄胶膜的形式夹在第一和第二金属板或喷镀金属板1和2之间。最好，孔4和5是直径相同的园形孔，上方的孔5做成锥形，如图2所示。

悬线导体7构成一个导电箔，该导电箔固定在谐振空腔6中的基片3上，形成一个悬同轴馈线。

图3是图2按Ⅱ-Ⅱ剖线的横截面图。如图3所示，导电箔7构成中心导体，板1和2的导电表面构成同轴的外导体。

最好，箔7是利用腐蚀基片3上的导体表面形成一个印制电路，除要求留下的如箔7和激励探头8和9等以外的所有导体表面部分都去掉，导电箔具有一定的厚度，例如25至100微米。由于基片3较薄，只作为箔7的支承体，即使不使用低损耗材料制造，在同轴线中的传输损耗也较小。例如在12GHz使用聚四氟乙烯玻璃基片的开路带线，典型的传输损耗是4至6dB/m，而使用25微米厚的基片，悬线的传输损耗只有2.5至3dB/m。与聚四氟乙烯玻璃基片相比，柔性基片3较便宜，因此这种装置更为经济。

图3中t表示基片3的厚度，L表示谐振腔6的宽度，d表示谐振空腔6的高度，W表示悬线导体7的宽度。已知在实用中的园极化波辐射元件，t是25微米，d是1.4微米，L是2微米，W是1微米。在12GHz的频率下，如图4中虚线所示传输损耗大约为3dB/m。