專利名稱：天線系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括一個透鏡和饋送電磁波的裝置的天線系統(tǒng)，該天線系統(tǒng)能夠更好地用于接收微波信號。
包括一個楞勃透鏡(Luneburg Lens)和適當(dāng)饋電裝置的天線系統(tǒng)是已知的，如美國專利第US4 531 129號。這類系統(tǒng)可以用作衛(wèi)星廣播接收系統(tǒng)的一部分來接收微波信號，也可用作為發(fā)射系統(tǒng)的一部分。
例如從無線電工程師協(xié)會天線與傳播會刊(IRE TRASACTIONS-ANTENNAS AND PROPAGATION)的1954年7月號的第94-98頁中G.D.M.皮勒爾(G.D.M.Peeler)等人所著論文《虛源楞勃透鏡》(Virtual Source Luneburg Lenses)還可以得知，可以使用虛楞勃透鏡。
由于楞勃透鏡中的對稱性，可以通過其中心設(shè)置一些平面反射面(反射器)，利用成像檢測射線路徑。這些反射器的組合產(chǎn)生虛源，其位置取決于實(shí)際饋電源和該反射器的走向。
通常還使用包括一拋物柱面反射面和位于該反射面焦點(diǎn)處的饋電喇叭的天線系統(tǒng)，來接收微波信號。
從美國專利4 742 359號還可知，可以用具有雙端的螺旋天線取代所述饋電喇叭，從而其第一端連接至饋電線。為下面解釋的目的，應(yīng)該懂得所述饋電線是與所述螺旋天線的軸對準(zhǔn)的。這樣的螺旋天線可以做成所謂的順射螺旋天線，在最大接收功率條件下，在所述第一端信號功率流的方向與被接收輻射的方向相一致，它還可以做成所謂的逆射螺旋天線，在最大接收功率條件下，在所述第一端信號功率流的方向與被接收輻射的方向相反。
這一美國專利披露了一種天線系統(tǒng)，包括一個反射器，一個具有帶著一對端頭的線圈的主螺旋天線，所述線圈位于所述反射器的焦點(diǎn)之處，使得螺旋天線的軸線大致與所述反射器的軸線相重合。饋電線將天線系統(tǒng)與外部電路相耦合，從而所述主螺旋天線代表在距所述反射器較近一端與饋電線相耦合的逆射螺旋天線，螺旋天線的另一端則自由固定，所述饋電線為同軸電纜。
本發(fā)明的目的是提供一種小型天線系統(tǒng)，用于接收不同方向上的幾種電磁波信號，更好的是接收微波信號。
根據(jù)本發(fā)明的天線系統(tǒng)是這樣實(shí)現(xiàn)的，它包括透鏡和用于接收和/或發(fā)送電磁波的饋電裝置，其特征在于所述饋電裝置被造型為螺旋線圈。即根據(jù)本發(fā)明的天線系統(tǒng)包括一透鏡，較好地為一楞勃型透鏡，以及形如螺旋線圈的饋電裝置。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于為饋電裝置和與所述饋電裝置相連接的饋電電纜提供了自然的機(jī)械支持。
如果使用半球形透鏡，生產(chǎn)成本可以得到降低而天線系統(tǒng)也會變得更緊湊。特別是在這種情況下本發(fā)明的天線系統(tǒng)通過減少天線開口阻塞提高了接收效率，而且所需要的饋電電纜長度也能夠得以減少。
需要提到的是，所述饋電裝置，也稱作用于饋電的裝置，能夠被用于接收和發(fā)射電磁波。在后一情形中，本發(fā)明的天線系統(tǒng)也可以被用作為發(fā)射機(jī)天線系統(tǒng)。
通過結(jié)合附圖的以下說明，本發(fā)明可以得到更好的理解。其中，

圖1a和1b表示包括一個楞勃型透鏡和一些饋電喇叭的已知天線系統(tǒng);
圖2表示本發(fā)明的第一較佳實(shí)施例;
圖3表示本發(fā)明的第二較佳實(shí)施例。
圖1a表示一已知天線系統(tǒng)，其中，電磁波10被球形楞勃透鏡11折射，從而聚焦于一個焦點(diǎn)12a?？拷裹c(diǎn)12a處設(shè)置了一個饋電喇叭13a，以接收被聚焦的電磁波，通過同軸電纜14a將相應(yīng)信號送至接收機(jī)15。
圖中未示出的一些電磁波可以分別聚焦于焦點(diǎn)12b、12c，由饋電喇叭13b、13c接收，并且相應(yīng)信號可以通過同軸電纜14b、14c送至接收機(jī)15。
根據(jù)圖1a天線系統(tǒng)的功能是眾所周知的。也許可以說，接收機(jī)15最好做成低噪音接收機(jī)，包含適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換和接收裝置。
圖1b表示帶有一個虛源楞勃透鏡的另一個已知天線系統(tǒng)。其中具有與圖1a各部分相同功能的部分標(biāo)以相同的參考號。
電磁波10通過半球形楞勃透鏡21和一平面反射器16的結(jié)構(gòu)被聚焦于焦點(diǎn)22a。
圖中未示出的一些電磁波還可能分別被聚焦于22b、22c，相應(yīng)的信號則被送至接收機(jī)15。
從射線路徑的角度考慮，很明顯，這樣形成了焦點(diǎn)12a、12b、12c的準(zhǔn)確虛像22a、22b、22c。
可以看出，在這里天線開口是被饋電喇叭13a、13b、13c和同軸電纜14a、14b和14c阻擋著的。
從圖2和圖3中可以了解根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例，其中功能與已示出天線系統(tǒng)中功能相同的部件用相同的參考號表示，僅在必要時為理解本發(fā)明時才對它們加以解釋。
為了簡化附圖，圖2中僅示出了在球形楞勃透鏡11外面的電磁波10。當(dāng)然應(yīng)記住所述電磁波10也傳播到了該透鏡11的內(nèi)部。在焦點(diǎn)12a處設(shè)置了一個順射螺旋天線23a，它與同軸電纜14a相連。
在靠近焦點(diǎn)12b、12c處，分別設(shè)置了順射螺旋天線23b、23c，它們也分別與同軸電纜14b、14c相連。
順射螺旋天線23a、23b、23c所接收的信號，通過同軸電纜14a、14b、14c送至接收機(jī)15。
圖3表示本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例，為簡化起見只示出了半球形楞勃透鏡21以外電磁波10。
在焦點(diǎn)22a、22b、22c處，分別設(shè)置了逆射螺旋天線33a、33b、33c，它們分別與饋電線24a、24b、24c相連接。
由逆射螺旋天線22a、22b、22c接收的信號分別由饋電線24a、24b、24c送至接收機(jī)15。
在些較佳實(shí)施例中，螺旋天線23、33和饋電線24是分別集裝于相應(yīng)透鏡11、21之內(nèi)的。這可由適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)過程來實(shí)現(xiàn)，其上可以設(shè)置一些用于電纜通道和/或螺旋天線23、33的開孔。
另一種可能性是，至少部分螺旋天線和/或饋電線24是直接被所述透鏡材料所包圍的。
在以上兩種情形中，均可以利用生產(chǎn)過程來完成透鏡折射率的適當(dāng)修正，在此將具有可變折射系數(shù)的介電材料(如加工成型為螺紋狀)包裹起來。如果將介電材料做成一套半球形殼或其它合適的形狀，也能夠?qū)崿F(xiàn)折射率的適當(dāng)修正。
還有另一種產(chǎn)生電纜通道的辦法，就是在所述透鏡做好以后在其上鉆孔。
較佳實(shí)施例的方案還可包括至少下列變化中的一種-同軸電纜14可以由任何其它合適的饋電線來替代，它可集中做在所用透鏡之內(nèi);
-可以設(shè)置多于或少于三個的饋電裝置23、33;
-所用透鏡的折射系數(shù)可以有變化，以便焦點(diǎn)12、22分別位于相應(yīng)透鏡11、21表面的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，從而相應(yīng)饋電裝置23、33的位置右以適當(dāng)?shù)刈兓?
-除了集中于各自透鏡11、21中的所示饋電裝置23、33以外，還可以在所述透鏡表面之外安置附加饋電裝置;
-除了球形或半球形楞勃透鏡之外，還可以使用其它透鏡，如圓柱形楞勃透鏡，從而可以使饋電裝置的安置更容易和/或獲得不同的波束形狀;
-還可以利用錐形、棱錐形或類似形狀的楞勃透鏡。在這種情形中，反射器16(它可以是金屬的)的形狀最好以這樣的方式變化，即它至少覆蓋透鏡中未被欲接收的電磁波10穿透的那些側(cè)面中之一側(cè)面;
-所用透鏡的折射率可以以這樣的方式變化，可以最優(yōu)化地接收頻率不同的幾種電磁波;
-可以使用一種單色型透鏡，這意味著整個透鏡的折射率可以恒定;
-如果饋電線14、24與適當(dāng)?shù)陌l(fā)射裝置相連的話，本發(fā)明的天線系統(tǒng)也可以用作為發(fā)射機(jī)天線系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的天線系統(tǒng)，包括一透鏡，它將傳來的電磁波在相應(yīng)的焦點(diǎn)處聚焦。設(shè)置于所述焦點(diǎn)附近且最好集中于所述透鏡之內(nèi)的螺旋饋電裝置接收電磁波，相應(yīng)的信號由饋電線送至適當(dāng)?shù)慕邮諜C(jī)或發(fā)射機(jī)、或前置放大器、或類似裝置。
通過根據(jù)本發(fā)明的天線系統(tǒng)，可以獲得對饋電裝置和饋電線的機(jī)械支持。
如果使用半球形透鏡，天線系統(tǒng)會變得緊湊。特別地在此情形中，與已知的系統(tǒng)相比，可以減少所需饋電線的長度，提高接收效率。
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)，最好用作為一種從不同衛(wèi)星上接收直播衛(wèi)星微波信號系統(tǒng)的一部分。
權(quán)利要求
1.一種天線系統(tǒng)，包括透鏡(11，21)和用以接收和/或發(fā)射電磁波的饋電裝置(23，33)，其特征在于所述饋電裝置(23，33)被加工成螺旋線圈狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的天線系統(tǒng)，其特征在于，透鏡(11，21)包括球形透鏡(11)，半球形透鏡(21)、錐形透鏡、棱錐形透鏡，或其它類似形狀透鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的天線系統(tǒng)，其特征在于，透鏡(11，21)為楞勃透鏡或單色透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3的天線系統(tǒng)，其特征在于，所述饋電裝置(23，33)被加工成型為順射螺旋天線(23)和/或逆射螺旋天線(33)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4的天線系統(tǒng)，其特征在于，所述饋電裝置(23，33)設(shè)置在透鏡(11，21)的表面以內(nèi)或以外。
全文摘要
一種天線系統(tǒng)，包括將傳來的電磁波聚焦于各自焦點(diǎn)的透鏡，設(shè)置在焦點(diǎn)附近且最好集中在透鏡之內(nèi)的螺旋饋電裝置接收電磁波，由饋電線將信號送至接收機(jī)；為饋電裝置和饋電線提供了機(jī)械支持；使用半球透鏡，使天線系統(tǒng)更緊湊，減少所需電纜長度，提高接收效率；本天線系統(tǒng)可用作為從不同衛(wèi)星上接收直播衛(wèi)星微波信號的系統(tǒng)的一部分。
文檔編號H01Q11/08GK1064177SQ9210067
公開日1992年9月2日 申請日期1992年1月28日 優(yōu)先權(quán)日1991年1月28日
發(fā)明者戴維·哈里森 申請人:湯姆森電子用品公司