專利名稱：具有高階模態(tài)抑制器的雙脊喇叭天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的示例性實施例涉及雙脊喇叭天線，更特別地，涉及具有配置用于改善天線的發(fā)射和寬帶特征的高階模態(tài)抑制器的雙脊喇叭天線。
背景技術(shù)：
雙脊喇叭天線或者雙脊波導(dǎo)管是線性極化天線的一個例子。使用脊的寬帶喇叭天 線已經(jīng)早在20世紀初就被提出，并且是一種廣泛使用至今的寬帶天線模式。圖1-3分別是傳統(tǒng)的雙脊寬帶喇叭天線的側(cè)視圖、前視圖和頂視圖。將參照圖1-3 描述傳統(tǒng)的雙脊寬帶喇叭天線100的工作原理。上下喇叭部112A和IlB以及左右喇叭部 114A和114B配置為傳送喇叭中的電場并保持喇叭天線100的形狀。輸入到功率連接器130 的能量傳遞到金屬導(dǎo)體120，該金屬導(dǎo)體120短路連接到上脊110A。結(jié)果，上脊IlOA被正 (+)充電，與功率連接器130的接地表面連接的下脊IlOB被負(-)充電。脊110之間建立 的電場向著喇叭開口傳送。上下脊IlOA和IlOB之間的距離根據(jù)指數(shù)阻抗變換而增大以使 得其逐漸匯集為喇叭開口的阻抗(寬帶阻抗匹配)。由于脊式喇叭天線的結(jié)構(gòu)，在脊110之間建立非常高的電場，但是在脊110和左右 喇叭部114A和114B之間建立低的電場。該發(fā)現(xiàn)已經(jīng)使得模型改進，從而使得沒有左右喇 叭部114A和114B也不會明顯降級操作性能。與傳統(tǒng)的喇叭天線相反，脊110安裝在喇叭 內(nèi)部以為了增大喇叭天線的工作頻率范圍。脊的插入降低起始頻率，基模(TE10模態(tài))建 立于該起始頻率，脊的插入還增大到高階模態(tài)的距離，從而保證在整個寬帶均勻的輻射圖。 如在此所用的，高階模態(tài)是指TE20模態(tài)或者更高的。TE20模態(tài)在具有關(guān)于饋電器左右對稱 的結(jié)構(gòu)中通常被抑制，這樣，TE30模態(tài)變?yōu)榈谝桓唠A模態(tài)?？紤]到此，從TElO到出現(xiàn)TE30 的范圍可以被認為是寬帶喇叭天線的工作頻率范圍。但是，不同于基于回波損耗計算工作頻率的其它情形，已經(jīng)注意到，在實際的脊式 天線的情形下，越靠近頻率上限，發(fā)生越差的輻射圖干擾。正在研究解決該問題。名禾爾為 “Dual—arid quad-ridged horn antenna with improved antennapattern characteristics”的美國專利No. 7，161，550 (2005年10月20日公布，在此及后稱作參考 文獻1)公開了一種雙脊和四脊喇叭天線，其具有改善寬帶脊喇叭天線輻射特性的額外結(jié) 構(gòu)，并且其采用磁性材料和凹槽。參考文獻1沒有詳細公開相應(yīng)的喇叭天線帶來的輻射圖 的改善程度，從而使得難以量化性能改善度。即便如此，為了更好的市場性以及易于制造的 要求而進行的結(jié)構(gòu)簡化不利地影響改善度。具體地說，磁性材料的性能和應(yīng)用嚴重影響天 線輻射圖，其不利地影響再生屬性。TE30模態(tài)的抑制是指輻射圖干擾的抑制，并能夠?qū)е聦崿F(xiàn)一種在比傳統(tǒng)的雙脊喇 叭天線更寬的帶寬操作的天線。因此，存在對用于抑制TE30模態(tài)的結(jié)構(gòu)的需求，該結(jié)構(gòu)適 合用于具有提高的工作頻帶的新式天線模式。美國專利No. 4，692，723 (1985年7月8日公布，在此及后稱為參考文獻2)和美國 專利No. 4，890，117 (1989年12月26日公布，在此及后稱為參考文獻3)公開一種用于通過窄的帶通電介質(zhì)濾波器去除高階模態(tài)的技術(shù)(參考文獻2)以及一種用于在天線的饋電器 處將TM模態(tài)轉(zhuǎn)換為TE模態(tài)的技術(shù)(參考文獻3)。盡管這些技術(shù)可以被理解為背景技術(shù)， 但是，在參考文獻2和3中的用于去除或者轉(zhuǎn)化高階模態(tài)的技術(shù)特征不同于本發(fā)明致力于 解決的現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題或者本發(fā)明致力于實現(xiàn)的新穎特征。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例涉及具有高階模態(tài)抑制器的雙脊喇叭天線，其能夠方便地安裝在 脊式波導(dǎo)管上并且能夠有效地抑制高階模態(tài)，從而解決傳統(tǒng)的寬帶脊式喇叭天線中發(fā)生的 輻射圖干擾的問題。本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點能夠通過下面的描述進行理解，并參照本發(fā)明的實施例 變得明顯。再者，對于本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，明顯的是，本發(fā)明的目的和優(yōu)點可 以通過本發(fā)明的所要求保護的裝置及其組合實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，具有高階模態(tài)抑制器的雙脊喇叭天線包括一對彼此相對 地安置的上下脊，該上下脊的每一個具有導(dǎo)引電磁波的內(nèi)表面和與內(nèi)表面相對安置的外表 面；上下喇叭部，其固定地附著到上下脊的各自的外表面；左右喇叭部，其耦合到上下喇叭 部以形成矩形椎體結(jié)構(gòu)；以及金屬導(dǎo)體，其對稱地定位在上下脊以及左右脊之間。具有高階模態(tài)抑制器的雙脊喇叭天線可以進一步包括功率連接器以從外部功率 源供應(yīng)電流給上下脊；以及饋電導(dǎo)體以從外部功率源通過功率連接器將電流傳送到上下 脊。金屬導(dǎo)體可以被安裝為短路連接到上下喇叭部。金屬導(dǎo)體可以抑制在上下脊以及左右喇叭部之間產(chǎn)生的高電場的傳播并抑制 TE30模態(tài)并將其轉(zhuǎn)化為TElO模態(tài)以使得從喇叭開口輸出接近于TElO模態(tài)的輻射圖。所產(chǎn) 生的具有高階模態(tài)抑制器的雙脊喇叭天線可以方便地安裝在脊式波導(dǎo)管上并能夠有效地 抑制高階模態(tài)。


圖1是傳統(tǒng)的雙脊寬帶喇叭天線的側(cè)視圖。圖2是傳統(tǒng)的雙脊寬帶喇叭天線的前視圖。圖3是傳統(tǒng)的雙脊寬帶喇叭天線的頂視圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例的具有高階模態(tài)抑制器的雙脊喇叭天線的側(cè)視圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施例的具有高階模態(tài)抑制器的雙脊喇叭天線的前視圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的實施例的具有高階模態(tài)抑制器的雙脊喇叭天線的頂視圖。圖7示出當(dāng)TE30模態(tài)輸入到傳統(tǒng)的雙脊寬帶喇叭天線時在xz平面的輻射圖。圖8示出當(dāng)TE30模態(tài)輸入到根據(jù)本發(fā)明的實施例的具有高階模態(tài)抑制器的雙脊 喇叭天線時在xz平面的輻射圖。
具體實施例方式下面將參照附圖更加詳細地描述本發(fā)明的示例性實施例。但是，本發(fā)明能夠以不 同的形式實施，并且不應(yīng)構(gòu)造為限制到在此所提出的實施例。更確切地，提供這些實施例以使得這些公開的內(nèi)容將會是充分的且完全的，并且將完全地傳送本發(fā)明的范圍給本領(lǐng)域技 術(shù)人員。在整個公開的內(nèi)容中，在本發(fā)明的各個附圖以及實施例中相同的附圖標(biāo)記表示相 同的部件。在此及后，將參照附圖詳細描述根據(jù)本發(fā)明的特定實施例的具有高階模態(tài)抑制器 的雙脊喇叭天線。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的具有高階模態(tài)抑制器的雙脊喇叭天線的側(cè)視圖。圖5是根據(jù) 本發(fā)明的具有高階模態(tài)抑制器的雙脊喇叭天線的前視圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的具有高階模 態(tài)抑制器的雙脊喇叭天線的頂視圖。參照圖4-6，根據(jù)本發(fā)明的具有高階模態(tài)抑制器的雙脊喇叭天線200包括一對脊 210，具體地，是彼此相對地安置在矩形喇叭天線內(nèi)的上下脊210A和210B。上下脊210A和 210B的每一個可以具有大致凸起的內(nèi)表面和大致平坦的外表面。在大多數(shù)情形下，每個外 表面可以固定地附著到上下喇叭部212A和212B以及左右喇叭部214A和214B，其構(gòu)成喇 叭天線200。當(dāng)耦合在一起時，上下喇叭部212A和212B以及左右喇叭部214A和214B可 以形成具有比底座實質(zhì)上更大的開口的矩形椎體結(jié)構(gòu)。在一些情形中，矩形箱(或者“腔體 結(jié)構(gòu)”)可以以類似的形狀耦合到底座。腔體結(jié)構(gòu)可以包括功率連接器230用于從功率源 (未示出)經(jīng)由同軸傳輸線(未示出)供應(yīng)電流到脊210。還可設(shè)置饋電導(dǎo)體220以將電流從同軸傳輸線傳遞到喇叭天線200的脊210。從 同軸傳輸線到饋電導(dǎo)體220的過渡是喇叭天線的重要的一部分，因為其包括喇叭天線的饋 電區(qū)域的部分(也就是，供給功率到脊的地方)。當(dāng)供給功率時，脊的內(nèi)表面用作錐形波導(dǎo) 以隨著輻射能的傳遞將輻射能從底座，通過喇叭天線200的“咽喉”，并通過天線200的“ 口 ” 或者開口導(dǎo)出。根據(jù)本發(fā)明的雙脊喇叭天線200的高階抑制器的特征在于，如圖4-6所示，金屬導(dǎo) 體240對稱地定位在雙脊波導(dǎo)管的上下脊210A和210B以及左右喇叭部214A和214B之間。 金屬導(dǎo)體240安裝為以使得它們短路連接到上下喇叭部212A和212B。饋電導(dǎo)體220產(chǎn)生 的電場以TElO模態(tài)傳送，但是如果頻率高，TElO和TE30模態(tài)共存。由于雙脊結(jié)構(gòu)的特點， 高電場產(chǎn)生在上下脊之間，但是，低電場產(chǎn)生在脊210和左右喇叭部214A和214B之間并以 TElO模態(tài)傳送。在TE30模態(tài)的情形下，高電場產(chǎn)生在脊210和左右喇叭部214A和214B之 間并傳送。因此，在脊210和左右喇叭部214A和214B之間插入金屬導(dǎo)體240抑制傳播不僅 導(dǎo)致TE30模態(tài)的抑制，而且使其轉(zhuǎn)化為TElO模態(tài)，以使得從喇叭開口輸出接近于TElO模 態(tài)的輻射圖。通過如圖4-6所示的根據(jù)本發(fā)明的具有高階模態(tài)抑制器的雙脊喇叭天線200改進 輻射圖干擾的程度示出在圖7和8中。圖7示出當(dāng)TE30模態(tài)輸入到傳統(tǒng)的雙脊寬帶喇叭天線中時在xz平面的輻射圖。 圖8示出當(dāng)TE30模態(tài)輸入到根據(jù)本發(fā)明的具有高階模態(tài)抑制器的雙脊喇叭天線時在xz平 面的輻射圖。在圖7和8中，橫軸表示關(guān)于圖6所示的Z軸的角度變化θ。關(guān)于ζ軸在χ 軸方向的角度變化θ，也就是在逆時針方向，具有正值，并且順時針角度變化θ具有負值。 角度變化的單位為度(° )。在每個附圖中的縱軸表示雙脊喇叭天線發(fā)出的無線電波的強 度，特別是強度的變化，假定最大值為0(單位分貝)。
從圖7和8清楚的是，根據(jù)本發(fā)明的具有高階模態(tài)抑制器的雙脊喇叭天線抑制發(fā) 生在傳統(tǒng)的雙脊寬帶喇叭天線中的TE30模態(tài)，并改善輻射圖干擾以使得天線能夠工作在 更寬的頻帶。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，具有高階模態(tài)抑制器的雙脊喇叭天線是有利的，因為其可以抑制發(fā)生在傳統(tǒng)的雙脊寬帶喇叭天線中的TE30模態(tài)，并改善輻射圖干擾以使得 天線能夠工作在更寬的頻帶。此外，本發(fā)明的雙脊喇叭天線具有簡單結(jié)構(gòu)以使得其不僅能夠方便地安裝在傳統(tǒng) 的雙脊寬帶喇叭天線的脊式波導(dǎo)管上，并且還能夠容易地進行制造，同時保證輻射圖的改
口 ο盡管已經(jīng)參照特定實施例描述本發(fā)明，但是，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，明顯的 是，可以進行各種變化和修改而不超出如本發(fā)明的權(quán)利要求所限定的精神和范圍。
權(quán)利要求
一種具有高階模態(tài)抑制器的雙脊喇叭天線，包括一對彼此相對地安置的上脊和下脊，該上脊和下脊的每一個具有引導(dǎo)電磁波的內(nèi)表面和與該內(nèi)表面相對的外表面；固定地附著到所述上脊和下脊的各自的外表面的上喇叭部和下喇叭部；左喇叭部和右喇叭部，其耦合到所述上喇叭部和下喇叭部以形成矩形椎體結(jié)構(gòu)；以及金屬導(dǎo)體，其對稱地定位在所述上脊和下脊以及所述左喇叭部和右喇叭部之間。
2.一種如權(quán)利要求1所述的雙脊喇叭天線，進一步包括 功率連接器，其從外部功率源供應(yīng)電流到所述上脊和下脊；以及饋電導(dǎo)體，其將通過功率連接器從外部功率源供應(yīng)的電流傳遞到所述上脊和下脊。
3.如權(quán)利要求2所述的雙脊喇叭天線，其中，所述金屬導(dǎo)體安裝為以使得短路連接到 所述上喇叭部和下喇叭部。
4.如權(quán)利要求3所述的雙脊喇叭天線，其中，所述金屬導(dǎo)體抑制在所述上脊和下脊以 及所述左喇叭部和右喇叭部之間產(chǎn)生的高電場的傳送，并抑制TE30模態(tài)并將TE30模態(tài)轉(zhuǎn) 化為TElO模態(tài)以使得從喇叭開口輸出接近干TElO模態(tài)的輻射圖。
全文摘要
一種抑制具有高階模態(tài)抑制器的雙脊喇叭天線，包括一對彼此相對安置的上下脊，上下脊的每一個具有引導(dǎo)電磁波的內(nèi)表面和與內(nèi)表面相對安置的外表面；固定地附著到上下脊的各自的外表面的上下喇叭部；耦合到上下喇叭部的左右喇叭部以形成矩形椎體結(jié)構(gòu)；以及對稱地安置在上下脊以及左右喇叭部之間的金屬導(dǎo)體。
文檔編號H01P1/16GK101841081SQ20101014378
公開日2010年9月22日 申請日期2010年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月17日
發(fā)明者全舜翼, 吳淳洙, 文禎翊, 金昌周, 金鐘眠 申請人:韓國電子通信研究院