帶有附加溝槽的脊喇叭輻射器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種尤其用于天線系統(tǒng)的具有脊卿趴福射器的單福射器，該脊卿趴福 射器經(jīng)由溝槽與卿趴福射器邊緣R分隔開，所述天線系統(tǒng)支持用于移動(dòng)和航空應(yīng)用的、在 Ka、Ku或X頻段下操作的雙向衛(wèi)星通信。
【背景技術(shù)】
[0002] 飛機(jī)乘客對(duì)多媒體服務(wù)的需求增加，為此，飛機(jī)必須與陸地上的數(shù)據(jù)源或者通信 網(wǎng)絡(luò)無線連接。為了使飛機(jī)連接到衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)W傳輸多媒體數(shù)據(jù)，需要用于數(shù)據(jù)傳輸且具有 非常高的數(shù)據(jù)速率的無線寬帶信道。為此目的，需要在飛機(jī)上安裝天線，所述天線雖然具有 用W安裝在雷達(dá)罩下的小的尺寸，但仍然滿足對(duì)（例如，在Ku、Ka或X頻段下）與衛(wèi)星進(jìn)行 的定向無線數(shù)據(jù)通信的傳輸特性的極端要求，因?yàn)楸仨毧煽康嘏懦徑l(wèi)星的任何干擾。
[0003]天線在雷達(dá)罩下是可移動(dòng)的，W便在飛機(jī)移動(dòng)時(shí)向衛(wèi)星更新方位。為了使飛機(jī)僅 產(chǎn)生少量的額外的耗油量，天線應(yīng)該是輕量的。
[0004] 有關(guān)傳輸操作的調(diào)整要求源自于國際標(biāo)準(zhǔn)。所有運(yùn)些調(diào)整規(guī)范旨在確保在安裝在 飛機(jī)上的、向衛(wèi)星發(fā)送信號(hào)的移動(dòng)天線的定向傳輸操作中不發(fā)生鄰近衛(wèi)星的干擾。
[0005] 例如，W02014005693利用作為單福射器的脊卿趴福射器示出針對(duì)用于航空衛(wèi)星通 信的緊湊天線的解決方案。運(yùn)些單福射器布置在一個(gè)天線場中，并通過合適的具有高頻信 號(hào)的饋送網(wǎng)絡(luò)饋送。根據(jù)W02014005693,還利用脊卿趴福射器內(nèi)的分級(jí)，來改善脊卿趴福射 器對(duì)自由空間的適應(yīng)。然而，運(yùn)些分級(jí)，例如5個(gè)分級(jí)導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)高度的增加。
[0006] DE3146273、DE2152817和US404006中說明了單福射器的可選的安裝形式，其中， 卿趴福射器的壁中設(shè)有溝槽，W增加卿趴福射器的帶寬。為此，溝槽被相繼W同軸環(huán)的形式 設(shè)置到卿趴福射器的邊緣中。運(yùn)一措施并不減少結(jié)構(gòu)高度。US4897663示出一種帶有多個(gè) 溝槽（扼流槽）的卿趴福射器，運(yùn)些溝槽適用于優(yōu)化用于多頻的單福射器的指向特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種單福射器，該單福射器支持低的結(jié)構(gòu)高度W及在良好 的匹配的情況下的寬頻率范圍。
[0008]該任務(wù)通過具有權(quán)利要求1的特征的單福射器W及具有權(quán)利要求16特征的天線 來解決。其他權(quán)利要求說明了本發(fā)明的有利的設(shè)計(jì)方案。
[0009] 本發(fā)明的單福射器具有脊卿趴福射器，該脊卿趴福射器在開口側(cè)被經(jīng)由溝槽與脊 卿趴福射器分開的單福射器邊緣包圍。在此，單福射器邊緣W距開口表面的距離與單福射 器相連。當(dāng)多個(gè)運(yùn)樣的單福射器并排布置時(shí)，適于形成天線，其中，相鄰的單福射器則具有 相同的單福射器邊緣。
[0010] 脊卿趴福射器的脊部（限制）降低截止頻率，從而針對(duì)具有衛(wèi)星通信規(guī)定的波長 的信號(hào)降低結(jié)構(gòu)大小。溝槽改善了匹配性并減少了不希望的橫向偏振。運(yùn)種布置造成了來 自脊卿趴福射器的波與來自溝槽的波的重疊，其中，規(guī)定溝槽的尺寸使得導(dǎo)入溝槽的波和 在溝槽端處反射的波與發(fā)出自脊卿趴福射器的波結(jié)構(gòu)性重疊。
[0011] 針對(duì)用于車載衛(wèi)星通信的由多個(gè)單福射器構(gòu)成的天線，用于單福射器的結(jié)構(gòu)空間 強(qiáng)制性地受限于開口的平面及其深度。單福射器也應(yīng)該盡可能的小。設(shè)置溝槽看上去是不 利的，因?yàn)橥ㄟ^開口平面中的溝槽，又損失了用于單福射器開口的結(jié)構(gòu)空間，單福射器開口 變得更小。而單福射器開口更小又意味著提高截止頻率，即限制了帶寬。為了彌補(bǔ)運(yùn)種情 況，本發(fā)明的脊卿趴福射器是有利的，因?yàn)檫\(yùn)樣再一次增加了帶寬。本發(fā)明利用溝槽，W在 給定的匹配情況下減少結(jié)構(gòu)深度，天線變得較平坦，或者在給定結(jié)構(gòu)深度情況下，改善匹配 情況。
[0012] 優(yōu)選的，單福射器邊緣具有矩形輪廓，在該輪廓的中間布置有脊卿趴福射器。由此 能夠輕量地并且無空間損失地組合多個(gè)運(yùn)樣的單福射器。在單福射器邊緣具有正方形輪廓 的情況下，簡化了單福射器的兩個(gè)方向上的組合。在將脊卿趴福射器布置于中屯、的情況下， 實(shí)現(xiàn)了福射特性的對(duì)單福射器中屯、的定向。考慮到在E場禪合的情況下，福射特性向E場 禪合的側(cè)面的輕微傾斜應(yīng)該得到補(bǔ)償，也可W將脊卿趴福射器的布置稍微向中屯、處移位。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選設(shè)計(jì)方案，溝槽具有與開口表面大致垂直的壁，即，溝槽直 接向開口表面開口并且避免傾斜，否則導(dǎo)致平行于開口表面的增加的空間需求。
[0014] 所需的脊部數(shù)量與支持的偏振數(shù)量一致。脊卿趴福射器具有至少兩個(gè)脊部（在兩 個(gè)偏振的情況下具有四個(gè)脊部），運(yùn)些脊部各自對(duì)準(zhǔn)脊卿趴福射器的中屯、點(diǎn)并十字交叉地 布置。通常為對(duì)稱的布置，使得兩個(gè)脊部間的角距為180°或90°。
[0015] 為了推遲在不使用的頻率范圍內(nèi)，來自溝槽的福射與來自脊卿趴福射器的福射之 間的不期望的共振，根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案，脊卿趴福射器的輪廓（在溝槽方 向上）具有溝槽側(cè)的脊部，運(yùn)些溝槽側(cè)脊部影響溝槽的體積W及周向的邊緣長度。溝槽側(cè) 脊片易于制造。溝槽的尺寸越寬，則所支持的帶寬越大，但寄生模式的風(fēng)險(xiǎn)也增加。脊卿趴 福射器和溝槽的總寬度又被所支持的最高頻率的波長限制。
[0016] 如果單福射器的溝槽不足W產(chǎn)生希望的匹配，則優(yōu)選地給脊卿趴福射器設(shè)置匹配 臺(tái)階。然而比起沒有槽的類似的脊卿趴福射器，能夠明顯減少匹配臺(tái)階的數(shù)量。
[0017] 當(dāng)用W連接單福射器邊緣與脊卿趴福射器的距開口表面的距離約為1/4A時(shí)，能 實(shí)現(xiàn)良好的匹配，其中A是使用頻段中的中屯、頻率，。
[0018] 在使用兩個(gè)偏振的情況下，當(dāng)使用分級(jí)的溝槽時(shí)，能夠頻率選擇地將兩個(gè)偏振互 相分開。對(duì)于每個(gè)偏振，溝槽被分別設(shè)置為優(yōu)化的各中屯、頻率的A/4。目P，開口表面的溝槽 的短路端的距離沿著溝槽而變化。優(yōu)選地，在單福射器邊緣的相對(duì)置的兩側(cè)上的距離是相 同的。
[0019] 在使用匹配臺(tái)階時(shí)，建議通過銳削侶型材來簡化制造工序，建議將脊卿趴福射器 的匹配臺(tái)階形成為與單福射器邊緣及脊卿趴福射器的連接部有相同的距開口表面的距離。 于是該距離可W和侶型材的厚度一致，單福射器的一個(gè)單獨(dú)制造的具有其他結(jié)構(gòu)的侶型材 與上述侶型材相連。
[0020] 為了將信號(hào)禪合到脊卿趴福射器中，優(yōu)選地使用微帶導(dǎo)體，其中，在支持兩個(gè)偏振 的情況下，使用兩個(gè)微帶導(dǎo)體，其將相互垂直的偏振的信號(hào)成分禪合到脊卿趴福射器中。微 帶導(dǎo)體的位置又優(yōu)選地預(yù)先確定兩個(gè)侶型材之間的過渡。
[0021] 另外，通過使脊卿趴福射器在短路端具有預(yù)定脊部長度的對(duì)準(zhǔn)偏振的脊部，來節(jié) 省空間地促進(jìn)禪合。于是對(duì)于兩個(gè)偏振形成了不同的短路端，其中兩個(gè)微帶導(dǎo)體的垂直于 開口表面的間距與脊部長度一致，且其中一個(gè)微帶導(dǎo)體至脊卿趴福射器的短路端的距離與 另一個(gè)微帶導(dǎo)體至脊部的距離分別為^/4。
[0022] 當(dāng)脊卿趴福射器充滿電介質(zhì)時(shí)，截止頻率和結(jié)構(gòu)高度可W額外再降低，但也需要 承受損失。另外，溝槽也可W充滿電介質(zhì)。
[0023] 通過組合多個(gè)運(yùn)樣的相鄰布置的單福射器形成了本發(fā)明的具有多個(gè)單福射器 的天線，其中單福射器由微帶網(wǎng)絡(luò)饋送。因此，該天線適合于用在7. 25-8. 4GH狂頻段）、 12-18GHZ (Ku頻段）W及27-40GHZ (Ka)頻段下的車載衛(wèi)星通信中的雙向操作。
[0024] 此外，本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和特征從對(duì)優(yōu)選實(shí)施方式的下列說明中獲得。本文描述 的特征能夠單獨(dú)地或者與一個(gè)或多個(gè)上述特征相組合地來實(shí)現(xiàn)，只要運(yùn)些特征不相互矛 盾。在此，參照附圖進(jìn)行優(yōu)選實(shí)施方式的下列說明。
【附圖說明】
[0025] 圖1示出根據(jù)本發(fā)明的單福射器的俯視圖；
[0026] 圖2示出根據(jù)本發(fā)明的單福射器的截面圖；
[0027] 圖3示出具有周期布置的單福射器的天線中的單福射器的E場分布；
[0028] 圖4示出根據(jù)本發(fā)明的可選的單福射器的俯視圖；
[0029] 圖5示出具有多個(gè)單福射器和一個(gè)饋送網(wǎng)絡(luò)的天線系統(tǒng)。
[0030] 參考標(biāo)記列表
[0031] 開口表面 a
[0032] 微帶導(dǎo)體 MSUMS2
[003引脊卿趴福射器 A1、A2......Ax
[0034] 脊卿趴福射器的短路端 AB
[0035] 發(fā)送/接收裝置 Tx/Rx
[0036] 單福射器邊緣 R
[0037] 溝槽 N
[0038]溝槽深度 1、11、12
[0039] 脊卿趴福射器的脊部 Sl……S4
[0040] 脊卿趴福射器中屯、點(diǎn) M
[00川匹配臺(tái)階 AP
[004引波導(dǎo) HL
[0043] 脊卿趴福射器端的脊部 S
[0044] 脊部長度 Is
[0045] 微帶導(dǎo)體的間距 Is'
[0046] 溝槽側(cè)脊部 Sl……s4
【具體實(shí)施方式】
[0047]圖1示出具有正方形輪廓的單福射器，該正方形輪廓經(jīng)由卿趴福射器邊緣R構(gòu)成。 在單福射器的輪廓內(nèi)部的中屯、布置有脊卿趴福射器A1。脊卿趴福射器Al自身為帶有稍微 的倒圓角W及凸出部分的大致正方形的形狀。運(yùn)些圓角和凸出部分在根據(jù)圖4的實(shí)施方式 中進(jìn)一步說明。脊卿趴福射器Al與卿趴福射器邊緣R由溝槽N分開，溝槽N自身具有大致 正方形的形狀，并與脊卿趴福射器Al-樣充滿空氣。脊卿趴福射器Al的表面、溝槽N的表 面和卿趴福射器邊緣R的表面構(gòu)成開口表面a。
[0048]脊卿趴福射器Al的特征在于四個(gè)在脊卿趴福射器中屯、點(diǎn)M的方向上并且成十字 的脊部S1-S4。由此，該單福射器能夠支持兩個(gè)相互垂直的