[发明专利]紧缩的天线馈源电路

说明书

本申请要求U.S.暂定申请号60/065，633的利益，其名称为“Compact Feed Circuit for an Antenna”，1997年11月18日申请，它作为一个整体包括在此用作参考。

                        发明领域

本发明涉及通信设备和方法，特别地涉及天线电路。

                        发明背景

谐振四线螺旋天线首先由C.C.Kilgus在60年代后期开发(参见Kilgus，C.C.，“Resonant Quadrifilar Helix，”IEEE TransactionsOn Antennas and Propagation，Vol.AP-17，1969年5月，349-351页)。在以后的年代中该类型式的天线已用在很多不同的应用中，包括卫星通信系统的手持用户终端。由于其辐射图能适合于所要求的架空覆盖量(overhead coverage Volume)以及其辐射图与任何相关的地结构形式相对无关，因此它特别适合于该种应用。

但是，在这样一些应用中四线螺旋天线可提供的带宽是有限的。虽然该四线螺旋的带宽一般与拥有等效体积的其他的小型谐振天线一样好，但该螺旋的自然带宽是经常不满足要求的。即使可以通过增加由天线占据的体积来增加这种天线的带宽，但此法受到机械和美观方面的限制。

当设计通信系统使其在两个分开的频段工作时将发生非常类似的问题。例如，一个终端天线可以要求工作在由一个未使用的频段分开的发射和接收频段中。天线可以具有满足一个频段的带宽，但可以不满足包括另一频段。这表示出带宽不满足基本问题的一个小变化。建议用电路观念来解决带宽不满足问题。

上面描述的问题可以通过需要提供一个馈源电路配合。该馈源电路可消耗另外由辐射结构使用的某些容积，该馈源电路的容积通常由某些形式的平衡-不平衡变换的结构支配。如在Johnson的AntennaEngineering Handbook所指示的，大多数平衡-不平衡变换器倾向于具有至少等于或大于1/4波长的一种尺度。另外两种尺度的平衡-不平衡变换器通常超过0.05波长，特别是经常用在圆极化天线馈源中的四相平衡-不平衡变换器类型。包括这样的一个平衡-不平衡变换器的一个馈源电路可使用25-50％的可利用的容积。市场上可得到的小变压器平衡-不平衡变换器有可能解决这个同题，但发现它们当中许多由于插入损耗，幅度平衡，以及相位平衡使用起来颇为拙劣。此外，试图减小平衡-不平衡器的尺寸通常在天线的馈源点引入一个有害的感性电纳。

在Johnson的Antenna Engineering Handbook中描述了提供宽频带或双频带能力的普通方法。这种方法包括附加一个并联谐振电路到串联谐振的天线，例如四线螺旋天线，以增加天线的带宽。同样的电路能够提供双频带响应，只要天线的谐振电阻和并联谐振电路的电容和电感被适当地调整。虽然附加一个并联谐振电路可以十分有效，然而需要的电容势必是相当大以及电感相当小，使得用标准元件困难。

对于平衡-不平衡变换器尺寸问题的另一解决方案是简单地去消这种平衡-不平衡变换器。最终的天线电路仍然起相当好的作用，但是这个不平衡的馈源一般使电流在同轴馈源的外导体上流动，由此将扭曲辐射图，并使该辐射图随频率变化。在某些应用中这种效应是不可接受的。

                        发明概述

按照前面所述，本发明的一个目的在于提供天线馈源电路，这些电路能提供宽频带和双频带响应。

本发明另一目的在于提供紧密的天线馈源电路。

本发明的再一目的在于提供能用具有实用的元件值的元件实施的天线馈源电路。