[发明专利]具有螺旋天线阵列和波导的平面天线

说明书

本发明涉及一种用于接收直接广播卫星(DBS)电视信号的平面天线，并且更特别涉及一种能够提供增强孔径效率、改进圆极化强度和增加产品适应性的改进平面天线。

接收来自卫星的大约12GHz载波频率的直接广播信号需要一个具有高增益和低轴比的圆极化天线。最近，已经提出了各种类型的平面天线用于这个频率范围的DBS接收。该平面天线由一个天线单元的阵列构成，每个天线单元都能接收12GHz信号。由于构成阵列的这些天线单元必须能够接收短波，例如大约2.5cm的信号，因此，它们必须是小尺寸和需要大量的这种天线单元，以便对满意的电视图象提供足够的能量。

在美国专利4,680,591和4,907,012中描述了两种平面天线，每个平面天线包括一个具有探针的螺旋天线单元的阵列、探针位于呈矩形截面的普通谐振腔内。该谐振腔用于组合来自各单元具有低损耗的所有输出。更具体地说，在美国专利4,907,012中，在天线中提供有四个向内突出的支衬，其中，每个支衬被设置在沿腔侧边的中间，以激励形成不同模式的驻波，从而改进了天线阵的频率特性。在英国专利2,227,369中描述了一种圆极化平面天线，包括第一平面导板和与第一导板平行的第二导板，多个天线单元位于第二导板上的孔中，使得天线的一端延伸到两个导板之间的空间，以及一个输出装置。欧洲专利0,209,156公开了一种平面天线，包括第一有槽的波导和第二波导，第二波导合有位于一金属板上的二维槽阵列用以在各槽上形成发射单元。

然而，由于这些天线使用谐振腔以组合来自各单元的输出形成驻波，各天线单元就必须精确地排列，因而将降低产品适应性。

因此，本发明的主要目的是提供一种改进的平面天线，它能够提供较高的孔径效率、改进圆极化强度和增加产品适应性。

根据本发明提供的一种具有螺旋天线阵列和波导的平面天线，用于接收来自卫星的直接广播信号，包括：一个装有一个顶、一个底、一对水平连续边和一对垂直连续边的天线波导，并且，所述天线波导包括一个主馈波导和一组M个副馈波导，M为整数，其中每个副馈波导具有一对边和二个端，副馈波导相互以边靠边被放置，最外副馈波导之一具有作为它一个边的波导的垂直连续边对之一，每个副馈波导通过位于其一端的孔耦合到主馈波导，并且在另一端与所述天线波导的水平连续边对之一相邻接，每个副馈波导的孔被设置在每个副馈波导的同一端，并且联接每个副馈波导的该端被设置在每个副馈波导的同一端，从而将主馈波导限制到没有被一组M个副馈波导占据的所述天线波导的部分；一个M×N螺旋天线单元阵列，N为整数，每个螺旋天线单元包括一个螺旋天线和一个与其相连的探针，并且通过天线波导的顶部压入副馈波导之一，其中M个副馈波导的每一个设置有N个螺旋天线单元，从而形成了M×N螺旋天线单元的阵列；一组M个电感柱与每个副馈波导联结，每个电感柱被耦合到每个孔，并位于主馈波导中；和

一个与主馈波导耦合的输出装置，用于从那里输出信号，其特征在于：其中每个螺旋天线相对于垂直方向上它的一个或二个最近邻接的螺旋天线的相位差为90°和相对于水平方向上它的一个或二个最近邻接的螺旋天线的相位差为180°，压入每个副馈波导的每个探针的长度根据预定的以它离开位于其端的孔逐渐增加，和每个副馈波导的孔根据预调的以它离开副馈波导逐渐变窄，副馈波导具有作为它一个边的所述波导的垂直连续边对之。

本发明上述和另一个目的和特征从下面结合附图的优选实施例的描述中将变得明显了。其中，    

图1表示根据本发明的平面天线的透视图；

图2说明根据图1所示的A-A线的剖面图，其中部为简明起见而被省略；

图3为图1所示的天线的平面图，表示天线波导和螺旋天线单元的结构；和

图4描绘了根据图3所示的B-B线所取的部分剖面图；

本发明提供一种改进的平面天线，包括一个波导和一个M×N螺旋天线单元的阵列。该波导包括主馈波导和一组M个副馈波导，其中M个副馈波导的每一个设置有N个螺旋天线单元，每个副馈波导通过一个孔耦合到主馈波导，以致在每个副馈波导中从N螺旋天线单元所接收的信号在主馈波导被组合。

在图1中所示的天线组件100包括一个天线波导200、一个完全封闭天线波导200的顶表面的盖300和一个输出探针400。

根据本发明的一个优选实施例提供的一个天线波导200包括一个主馈波导20、9个副馈波导11到19，和12×9螺旋天线单元，每一个副馈波导具有12个螺旋天线单元。