[发明专利]具有螺旋形馈源的天线系统

说明书

本发明涉及一个用于接收射频、特别是微波的、使用螺旋形馈源的天线系统。

螺旋形天线由单根或多根导体绕成螺旋形而成。除去一些其他可能的工作模式以外，螺旋形天线通常工作在轴向模式或其正交模式。轴向模式沿螺旋线的轴线方向产生最强的辐射，当螺旋线的周长为一个波长的量级时，就出这种电磁波模式。当螺旋线的直径小于一个波长时，可能出现另一种与之正交的电磁模式——正交模式，即在垂直于螺旋线轴线的方向上产生最强的电磁辐射。对于根据本发明的应用来说，特别感兴趣的是轴向电磁模式。

应用螺旋形天线作成这样一种用途的天线系统已广为人知。例如，美国US-3,184,747号专利就提出了一个同轴馈电螺旋天线，该天线在馈源和螺旋线之间安置了一个引向盘，螺旋天线产生朝向引向盘的端射辐射。该专利还给出了构成这种天线系统的螺旋线的几何尺寸。

美国US-4742359号专利提出了一个这样的天线系统，该天线使用了有两个端头的螺旋天线，其中第一端头直接与馈源线相连接。为了以后的说明方便起见，(将把馈线与所说的螺旋天线的轴线方向理解为相一致的或相重合的)这样的螺旋天线可以被作成一种所谓的端射式螺旋天线，即，当接收功率为最大时，在所说的第一个端头处的信号功率的流向与接收到的电磁辐射的方向相同。这样的螺旋天线也可以作成所谓的背射式螺旋天线的形式，即，当接收功率为最大时，在所说的第一个端头处的信号功率的流向与接收到的电磁辐射的入射方向相反。

在所述美国专利中提出了一个天线系统，该系统包括有一个反射器，一个简单的有两个端头的线圈的螺旋天线，该线圈放在所述反射器的焦点上，因此，螺旋天线的轴与反射器的轴在实际上是重合的。馈线将天线系统与外电路相连，于是，这种简单的螺旋天线可作为背射式螺旋天线。该背射式天线在离反射器较近的一端与馈线相连，另一端无任何连接而呈自由状态，而所说的馈线，实际上就是一条同轴电缆。

从国际出版物WO92/13373还进一步了解到，用一个介质透镜可以把一个或多个这种螺旋馈源集合在一起来使用，从而，使从各个方向入射的电磁辐射都可以被同时接收到。

以轴向模式工作时，按右螺旋方向绕制的螺旋天线接收右旋圆极化电磁辐射。而按左螺旋方向绕制的螺旋天线则接收左旋圆极化电磁辐射。这就意味着，现有的一些用于接收不同圆极化特性的电磁辐射的天线系统就要有两个或多个螺旋天线。为了接收具有线极化特性的电磁辐射，这一类天线系统就要使用两个或更多个按相反方向绕制的螺旋天线，这些螺旋天线可以以并排的方式配置在天线系统中，也可以以串联的方式连接起来。

这种用于接收具有不同极化特性的电磁辐射的天线系统是十分笨重的。当这类螺旋形馈源与聚焦装置，如抛物面反射面、介质透镜或其他类似装置一起使用时，对于任何一种极化特性的电磁辐射来说，该螺旋天线，或者准确地说，该螺旋天线的相位中心都必须与聚焦装置的焦点相重合。从天线系统增益的降低以及由于不可避免的散焦和(或)由于两个天线过于靠近而引起的两个极化方向相反的螺旋线之间的互耦的观点来看，使用两个分立的螺旋天线，在有的情况下是不能接受的。

本发明的目的是提出一个结构紧凑的天线系统，用于接收多种具有不同极化特性的电磁信号，最好是微波信号。

根据本发明，所述天线系统具有聚焦装置和一个或多个螺旋天线，它们中的每一个被放置在聚焦装置将相应的入射电磁辐射汇聚成束的区域，所述天线系统中控制装置和相移装置备有控制开关装置，其特点是：

当要接收第一圆极化辐射时，如右旋圆极化，螺旋天线工作在轴向端射模式，为要接收与之相反的圆极化辐射，螺旋天线应按使其工作在轴向背射模式的方式来连接。

根据本发明，这样作优点是，对于一个天线系统来说，只须使用一个螺旋线。因此，对于两个相反方向的圆极化辐射来说，其相位中心可以非常接近，在理想的情况下，完全重合。这样一来，上面提到的增益的降低以及互耦的问题在这种全新结构的天线系统中就得以避免而不存在了。

关于本发明的进一步的特点、优点以及本发明的细节将借助于图1所绘的示意图在下面来加以说明。

图1示出一种较佳的实施例。