專利名稱：同軸腔天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及天線，尤其涉及同軸腔天線。
背景技術(shù)：
已經(jīng)生產(chǎn)同軸天線有一段時(shí)間了。然而，它們都遭受到電平面(“E—面”)和磁平面(“H—面”)的方向圖差異。特別，在典型的同軸輻射器中，E和H面的孔徑分布的差異導(dǎo)致頻率增加時(shí)E—面的方向圖變窄。在雙極化天線中，這種變窄是不希望有的，即，對(duì)于極化的一種檢測，其凈結(jié)果是寬方位/窄高度，而對(duì)于極化的另一種檢測是窄方位/寬高度。在雙園極化同軸天線的情況下，是不希望這樣的，因?yàn)檫@造成不可接受的軸比性能。相似地，對(duì)于雙線性極化同軸天線，E和H平面方向圖差異導(dǎo)致在視野覆蓋場中不可接受的差異。在E和H平面方向圖中的差異還限制有用的工作帶寬。
以前的同軸天線技術(shù)具有約30％的有用帶寬。這是通過使用內(nèi)部到外部直徑導(dǎo)體、徑向孔徑短柱，以及各種其它饋電方案和安排的各種組合而得到的。
發(fā)明概要要相應(yīng)地，對(duì)于各種極化的、高增益、寬帶寬，低擴(kuò)散的天線的需求上升。本發(fā)明致力于現(xiàn)有系統(tǒng)和方法的缺點(diǎn)而提供一種同軸腔天線。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，同軸腔天線一般包括圓柱形內(nèi)導(dǎo)體，其尺寸可用于在預(yù)定頻率范圍中傳播電磁信號(hào)。同軸天線一般還包括通常與內(nèi)導(dǎo)體同軸形成的圓柱形外導(dǎo)體，所述外導(dǎo)體的直徑較大于內(nèi)導(dǎo)體的直徑。外導(dǎo)體包括配置在外導(dǎo)體的一個(gè)終端處的孔徑環(huán)。使外導(dǎo)體相對(duì)于內(nèi)導(dǎo)體放置，在內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體之間形成腔體。腔體的大小可供在預(yù)定頻率范圍中傳播電磁信號(hào)。同軸腔天線還包括圍繞孔徑環(huán)配置的多個(gè)孔徑齒，并在腔內(nèi)部離孔徑環(huán)預(yù)定距離處配置一個(gè)光圈環(huán)。此外，同軸腔天線包括耦合到內(nèi)導(dǎo)體和光圈環(huán)的多個(gè)隔板，以及耦合到外導(dǎo)體的多個(gè)電纜支撐件。
本發(fā)明提供許多技術(shù)上的優(yōu)點(diǎn)。例如，根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)在一個(gè)天線中使E—面的問題最小。本發(fā)明的天線在適當(dāng)寬的角度(諸如±60度)上和適當(dāng)寬的頻率帶寬(諸如每子帶一個(gè)倍頻帶)上基本上展現(xiàn)對(duì)稱的E—面和H—面性能。本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)是天線是可標(biāo)定的，并通過內(nèi)到外腔體尺寸和深度的適當(dāng)選擇可以使之形成同心的配置，以提供多倍頻帶性能。
本發(fā)明提供的其它優(yōu)點(diǎn)是雙極化、高增益、相對(duì)小的尺寸和重量、寬帶寬、和極優(yōu)良的幅度和相位響應(yīng)，其術(shù)語為方向圖控制，相位/幅度跟蹤和交叉極化。所有這些都在大于或等于±60度的視野上。已經(jīng)根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造具有帶寬為0.5到2.0GHz、2.0到8.0GHz，以及甚至整個(gè)2.0到18.0GHz范圍的天線。
根據(jù)本發(fā)明的天線已經(jīng)作為元件應(yīng)用于干涉儀、偏振測定天線、以及各種類型的反射器饋送。結(jié)合本發(fā)明的天線具有優(yōu)良的擴(kuò)散特性，使它們成為在極寬帶系統(tǒng)中使用的優(yōu)良的時(shí)域天線。根據(jù)本發(fā)明的天線可以垂直堆疊成為陣列，目的在于通過減窄高度方向的波束寬度而使方向性(增益)增加。此外，根據(jù)本發(fā)明的天線具有較少的機(jī)械部件，加工和裝配相當(dāng)簡單，并已經(jīng)證明是可重復(fù)的。
概括地說，本發(fā)明提供一種新穎、寬帶、高增益天線，它能夠同時(shí)產(chǎn)生雙線性極化和/或雙園極化。至此，在同軸天線中尚未知曉能在寬帶寬上得到所要求的對(duì)稱E和H面方向圖，但是已經(jīng)通過本發(fā)明的物理組成而得到。
從下列圖紙、說明和權(quán)利要求，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員將容易明了其它技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。
附圖簡述為了更完整地了解本發(fā)明和它的優(yōu)點(diǎn)，參考附圖來理解下述說明，其中

圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的同軸腔天線的立體圖；圖2也是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的多帶同軸腔天線的立體圖；圖3是表示本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例的多帶同軸腔天線的立體圖；圖4是圖1的同軸腔天線的內(nèi)部部分的立體圖；圖5是圖1的同軸腔天線的外部部分的立體圖；圖6是示出連同本發(fā)明的天線一起使用的天線饋送網(wǎng)絡(luò)的圖；圖7是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的同軸腔天線的分解圖；圖8是表示本發(fā)明的同軸腔天線的剖面圖；
圖9是根據(jù)本發(fā)明的同軸腔天線識(shí)別天線尺寸的示意說明圖；圖10A和10B分別是本發(fā)明的同軸腔天線的孔徑齒和光圈環(huán)隔板的示意說明圖；圖11是用于輻射非—圓形方向圖的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的同軸腔天線的立體圖；圖12是圖1—3的實(shí)施例表示的同軸腔天線的垂直陣列的立體圖；以及圖13是圖1—3的實(shí)施例表示的同軸腔天線的行(line)陣列的立體圖。
本發(fā)明的詳述參考圖1到13，可以最佳地理解根據(jù)本發(fā)明的天線的實(shí)施例和天線的優(yōu)點(diǎn)，其中，使用相同的標(biāo)號(hào)表示各圖中相應(yīng)的部件。
圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的同軸腔天線10的示意圖。同軸腔天線10包括空心圓柱形內(nèi)導(dǎo)體12和具有相對(duì)末端16和18的圓柱形外導(dǎo)體14。在示例實(shí)施例中，內(nèi)導(dǎo)體12在末端16處閉合。然而，內(nèi)導(dǎo)體12也可以在末端16處開路，而這個(gè)開路空間可以作為園波導(dǎo)天線。此外，雖然示例實(shí)施例用空心內(nèi)導(dǎo)體12來降低同軸腔天線10的重量，但是內(nèi)導(dǎo)體12也可以是實(shí)心的。使外導(dǎo)體14圍繞內(nèi)導(dǎo)體12放置，并且一般關(guān)于軸50而與內(nèi)導(dǎo)體12同心。內(nèi)導(dǎo)體12和外導(dǎo)體14的內(nèi)徑之間的環(huán)狀空間形成腔20。
安排內(nèi)導(dǎo)體12、外導(dǎo)體14和腔20的尺寸，用于在一個(gè)頻率范圍中有效地傳播電磁波。在圖1中示出的本發(fā)明的天線實(shí)施例中，內(nèi)導(dǎo)體12的末端沿軸50從外導(dǎo)體14的末端向外伸出。然而，在其它實(shí)施例中，沿軸50的內(nèi)導(dǎo)體12末端和外導(dǎo)體14末端是相等的?？梢詷?biāo)定在圖1中示出的天線的所有元件，使之更大或更小，分別以較低或較高頻率有效地傳播電磁波。
如同所示，外導(dǎo)體14包括孔徑環(huán)22和基座15。在示例實(shí)施例中，孔徑環(huán)22的外徑等于基座15的外徑。此外，在孔徑環(huán)22是分立部件并可以從基座15拆卸的實(shí)施例中，形成孔徑環(huán)22和基座15致使可以把孔徑環(huán)22牢固地附加到基座15上。在圖7中示出這種實(shí)施例的分解圖。
孔徑環(huán)22包括徑向取向并圍繞孔徑環(huán)的內(nèi)徑配置的多個(gè)孔徑齒24。在圖1示出的本發(fā)明的天線實(shí)施例中，孔徑齒24的形狀是三角形的，并且圍繞孔徑環(huán)22的內(nèi)徑等間隔地安排，一般每個(gè)孔徑齒的取向是徑向地向著同軸腔天線10的軸50的?？讖烬X24的一個(gè)用途是用于方向圖控制。更具體地，孔徑齒24的作用是在諸如±60度這樣適當(dāng)寬的角度上使E—面和H—面性能基本上對(duì)稱。
同軸腔天線10進(jìn)一步包括在圖4和7中較佳地示出的光圈環(huán)26。光圈環(huán)26所具有的內(nèi)徑約等于內(nèi)導(dǎo)體12的外徑。然而，光圈環(huán)26的外徑小于外導(dǎo)體14的內(nèi)徑。把光圈環(huán)26附加到腔20內(nèi)的內(nèi)導(dǎo)體12，但是不接觸外導(dǎo)體14的內(nèi)壁28。
此外，同軸腔天線10包括一個(gè)4個(gè)孔徑塊的組或隔板30。在圖4中示出的本發(fā)明的實(shí)施例中，隔板30類似于臺(tái)階(step)。為了更清楚地示出隔板30的配置和布局，在圖4中示出內(nèi)導(dǎo)體12、光圈環(huán)26和隔板30的立體圖。使隔板30附加到光圈環(huán)26和內(nèi)導(dǎo)體12。圍繞內(nèi)導(dǎo)體12以90度的間隔放置隔板30，并使之附加到內(nèi)導(dǎo)體12致使通過對(duì)面隔板的一個(gè)平面包括軸50。隔板30的一個(gè)作用是連同孔徑齒24一起用于方向圖控制。隔板30的另一個(gè)作用是阻抗匹配。
最好用導(dǎo)電材料制造上述所有元件。鋁是重量十分輕而且價(jià)格不貴的一種選擇。然而，對(duì)于對(duì)重量更敏感的一些應(yīng)用，可以采用導(dǎo)電合成材料。
把多個(gè)電纜支撐件32結(jié)合到外導(dǎo)體14的內(nèi)壁28，如在圖5中所示。電纜支撐件32的數(shù)目等于接收和發(fā)送信號(hào)所需要的電纜(未清楚地示出)數(shù)目。在圖1和5所示的實(shí)施例中，有4個(gè)電纜支撐件32。傳統(tǒng)的同軸電纜包括標(biāo)定絕緣的內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體。從同軸腔天線10的末端18通過電纜支撐件32饋送同軸電纜。使同軸電纜的外導(dǎo)體終止于電纜支撐件32，而中心導(dǎo)體通過電纜支撐件并進(jìn)入如上所述連接到內(nèi)導(dǎo)體12的光圈環(huán)26。應(yīng)該注意，光圈環(huán)26和電纜支撐件32雖然緊密地靠近，但是是不接觸的。
參考7，圖中示出實(shí)施本發(fā)明的同軸腔天線10的分解圖，還參考圖8，圖中示出實(shí)施本發(fā)明的同軸腔天線的剖面圖。
下面討論通過計(jì)算來確定內(nèi)導(dǎo)體12和外導(dǎo)體14的直徑和光圈環(huán)26連同電纜支撐件32、隔板30和孔徑齒24的使用。如上所述，饋電電纜穿過電纜支撐件32并通過電纜支撐件32接地，同軸電纜的中心導(dǎo)體伸展到光圈環(huán)26。在提供從同軸饋電電纜到天線的有效發(fā)送中，相對(duì)著的饋電電纜之間的徑向直徑和電纜支撐件32的尺寸、電纜支撐件32和光圈環(huán)26之間的空間、光圈環(huán)26的直徑和厚度、以及從光圈環(huán)26離末端18的間隔都起重要的作用。用術(shù)語阻抗匹配和/或電壓駐波比(VSWR)來說明這種過渡特征。隔板30和孔徑齒24提供附加的匹配支持，但是其主要作用是使E和H—面方向圖相等。最后，腔20的總深度還影響天線的方向圖特性。上述天線在寬頻率范圍上提供有效的阻抗匹配。
通過使用反饋網(wǎng)絡(luò)得到極化分集。在圖6中示出反饋網(wǎng)絡(luò)310和320的例子。使用反饋網(wǎng)絡(luò)可以產(chǎn)生兩個(gè)正交線性極化或兩種園極化的檢測(右手定則或左手定則)。如在圖6中所示，對(duì)于每種情況使用兩個(gè)180度的混合連接340，并在用于反饋網(wǎng)絡(luò)320的混合連接的后面增加一個(gè)90度的混合連接350以得到雙園極化。特別，通過把信號(hào)饋入180度混合連接340而激勵(lì)TE11同軸模式，所述信號(hào)來自隔開的相對(duì)著的同軸饋電端子330a和330b，具有相等的幅度和相對(duì)于彼此180度的相移。每個(gè)180度混合連接340的輸出提供一個(gè)線性極化的檢測。終止三角形(delta)端口。如此，使用180度混合連接340使來自4個(gè)同軸饋電端子的信號(hào)轉(zhuǎn)變成兩個(gè)正交線性極化。通過定義，兩個(gè)正交線性極化彼此偏移90度。根據(jù)天線的取向，這可以是水平極化或垂直極化，兩個(gè)傾斜極化(取向?yàn)椤?5度)，或某些其它組合。
接著，通過90度混合連接350連接這些輸出，在90度混合連接350的輸出端子處產(chǎn)生左和右兩種園極化。應(yīng)該注意，雖然如在圖1中所示，饋電網(wǎng)絡(luò)310和320與單個(gè)同軸腔天線一起使用，但是可以修改這些網(wǎng)絡(luò)，以工作于具有多個(gè)子帶的同軸腔天線，如下結(jié)合圖2和3所述。既然是這樣，對(duì)每個(gè)相應(yīng)的子帶簡單地復(fù)制饋電網(wǎng)絡(luò)。
參考圖2和3，在圖中示出代表本發(fā)明另外實(shí)施例的多帶同軸腔天線110和210。如上所述，在圖1中示出的同軸腔天線10的尺寸是可以定標(biāo)的。換言之，可以改變尺寸以在不同頻帶上工作。此外，可以套疊表示本發(fā)明實(shí)施例的同軸腔天線以提供多帶性能。通過同軸腔天線110和210來說明這種定標(biāo)和套疊。同軸腔天線110包括兩個(gè)同軸腔天線。較小的頻率較高的天線套疊在較大的頻率較低的天線的里面。相似地，同軸腔天線210包括3個(gè)同軸腔天線。本發(fā)明的天線不限于在圖1、2和3中所示出的那些天線。天線的數(shù)目和尺寸都可以改變，以形成本發(fā)明的天線的各種組成。
同軸腔天線110和210的每個(gè)套疊天線的元件形狀與連同圖1所描述的同軸腔天線10的元件相似。各種元件只是尺寸不同。因此，不再描述圖2和3的天線的每個(gè)元件。為了套疊多個(gè)天線，最里面天線的外導(dǎo)體作為下一個(gè)圍繞天線的內(nèi)導(dǎo)體。對(duì)每個(gè)接著的天線這樣重復(fù)。此外，每個(gè)套疊天線具有分開的4個(gè)一組的同軸電纜(未清楚地示出)以及4個(gè)同軸饋電端子(未清楚地示出)。如上所述，連同同軸腔天線10一起把這種同軸電纜連接到每個(gè)套疊天線。
參考圖9，在圖中示出用于標(biāo)定天線的識(shí)別尺寸，以有效地傳播較低或較高頻率的電磁波。在圖9中示出的天線的各種部件以詳細(xì)描述天線10的各種部件的圖1中所用的相同標(biāo)號(hào)來識(shí)別。表1給出在圖9中示出的每個(gè)尺寸的說明。
表1尺寸R1—外腔內(nèi)半徑R2—內(nèi)腔外半徑R3—到饋電探頭中心導(dǎo)體的外側(cè)邊緣的半徑R4—到饋電探頭中心導(dǎo)體的中心的半徑R5—到饋電探頭架子的半徑F—饋電環(huán)厚度G—饋電環(huán)到饋電探頭間隙寬度H—腔基座到饋電探頭頂部的高度I—饋電探頭頂部到孔徑的高度參考圖1和圖9以及表1，在表2中給出單子帶同軸腔天線10的尺寸。
表2


參考圖1，所示尺寸用于工作在2.50GHz到4.50GHz的單子帶同軸腔天線。在表1中說明在圖9中示出的尺寸。
參考圖10A，在圖中示出如在圖1中所示的12個(gè)齒24中的一個(gè)，還示出用于圖2的兩個(gè)子帶同軸腔天線110。圖10B示出如在圖1中所示的用于同軸腔天線10的隔板30的兩個(gè)部件，還示出用于在圖2中的兩個(gè)子帶同軸腔天線110。參考表3，在表中給出工作頻率范圍2.50GHz到4.50GHz的圖1的單子帶向軸腔天線10的每個(gè)齒24的尺寸。表4給出用于工作頻率范圍2.50GHz到4.50GHz的單子帶同軸腔天線1的隔板30的兩個(gè)部件的尺寸。對(duì)于其它頻率，按要求調(diào)節(jié)在表2、3和4中給出的尺寸。
表3A＝0.3232B＝0.4620C＝0.0694表4A＝0.2B＝0.3C＝0.265D＝0.2寬度＝0.1在表5、6和7中還通過例子給出如在圖2中所示的兩個(gè)子帶同軸腔天線110的尺寸。在表5、6和7中給出的尺寸用于工作在頻率范圍0.50GHz到2.00GHz的兩個(gè)子帶天線110，具有工作在頻率范圍0.50GHz到1.00GHz的下子帶和工作在頻率范圍1.00GHz到2.00GHz的上子帶。還是參考用于示出表5、6、和7的尺寸之間的關(guān)系的圖9、10A、10B和表1和圖2的兩個(gè)子帶同軸腔天線110。注意，參考表6和7，在這些表中的每一個(gè)表中，第一組或上面一組尺寸是用于在頻率范圍0.50GHz到1.00GHz的下子帶的，而在表6和7中的下面一組尺寸是用于在頻率范圍1.00GHz到2.00GHz的上子帶的。再有，在表5、6和7中給出工作于較高或較低頻率范圍的天線的標(biāo)定尺寸。
表5

表6A＝1.4622B＝2.0900C＝0.3139A＝0.7311B＝1.0450
C＝0.1569表7A＝1.0000B＝1.5000C＝1.3248D＝1.0000寬度＝0.5000A＝0.5000B＝0.7500C＝0.6624D＝0.5000寬度＝0.2500參考圖11，在圖中示出本發(fā)明的同軸腔天線的實(shí)施例，提供有一定形狀的傳播電磁波。圖11的同軸腔天線410包括橢圓形內(nèi)導(dǎo)體412和相似的橢圓形外導(dǎo)體414。圖11的具有一定形狀的同軸腔天線410包括按圓周分布的孔徑齒，如上參考圖1所述，還包括孔徑塊或隔板(也在圖1中示出)。有一定形狀的同軸腔天線410還包括電纜支撐件32，如在圖5和7中所示。因此，發(fā)現(xiàn)從圖1的天線到圖11的天線的變化在于橢圓形內(nèi)導(dǎo)體412和相似的橢圓形外導(dǎo)體414。
還應(yīng)該注意，參考圖11，諸如示于圖2和3中的多帶同軸腔天線可以具有橢圓形內(nèi)導(dǎo)體和橢圓形外導(dǎo)體，以傳播有一定形狀的電磁波。
參考圖12，在圖中示出結(jié)合垂直陣列同軸腔天線的本發(fā)明實(shí)施例。如圖所示，參照單子帶同軸腔天線512垂直地放置單子帶同軸腔天線510。本發(fā)明的同軸腔天線的垂直陣列通過使高度波束寬度減窄而提供增強(qiáng)的方向性。雖然圖12只示出在垂直陣列中的兩個(gè)單子帶天線作為例子，并參考圖1進(jìn)行描述，但是可以附加地安排這種天線成為垂直陣列，以進(jìn)一步增強(qiáng)方向性。此外，也可以垂直安排圖2和3的多帶同軸腔天線成為陣列，以提供增強(qiáng)的方向性來傳播電磁波。應(yīng)該注意，天線510和512包括參考圖1的天線描述的各種部件。
現(xiàn)在參考圖13和14，在圖中示出根據(jù)本發(fā)明的同軸腔天線的行陣列。雖然圖13和14示出的天線是作為反射器饋送的，但是這僅作為例子而不是限制。如圖所示，行陣列包括接收同軸腔天線610的水平行和發(fā)射同軸腔天線612的水平行。把天線610和612的行陣列安裝到支撐件614上并和反射器616隔開。
同軸腔天線610和612包括如上參考圖1所述的單子帶天線10。對(duì)天線定標(biāo)，用于工作系統(tǒng)的頻帶寬度。
上述本發(fā)明的各種天線有許多應(yīng)用。這些應(yīng)用包括作為寬帶、可標(biāo)定頻率的、高增益和極化分集天線而使用?？梢允褂猛S天線作為在陣列中的干涉測量元件，用于執(zhí)行精確的方向?qū)ふ摇＿€可以使用天線作為警戒雷達(dá)接收機(jī)天線。同軸腔天線的唯一的方向圖性能使之能夠用于極高精度的偏振測量天線，用于確定發(fā)射極化的特征。此外，天線的園對(duì)稱性提供基本上相同的方位和高度方向圖性能。
對(duì)于某些諸如在遠(yuǎn)距離處的平臺(tái)之類的應(yīng)用，可以要求具有寬方位和窄高度方向圖性能。這可以通過使天線的形狀畸變成橢圓形或矩形而得到，如在圖11中所示。
延長的尺寸提供較窄的視野覆蓋范圍，但也增加了天線的方向性。也可以通過垂直地堆疊兩個(gè)同軸天線而得到。
除了作為個(gè)別天線元件使用之外，還可以把本發(fā)明的寬帶同軸天線安排成陣列，并作為反射器天線的饋送器，如在圖13和14中所示。在視野中，在寬頻帶和以頂點(diǎn)為中心的最小120度的范圍上，結(jié)合本發(fā)明的技術(shù)的同軸天線展現(xiàn)平坦的相位響應(yīng)。這是除了平坦幅度響應(yīng)之外的響應(yīng)。這允許天線作為寬帶和極寬帶天線使用，用于接收和發(fā)送極高速脈沖。當(dāng)把本發(fā)明的同軸天線作為卡塞格倫(cassegrain)型、格列高利(gregorian)型、角型、拋物面型、或圓柱面型的反射器使用時(shí)，它在整個(gè)工作頻帶上展現(xiàn)高增益。
已經(jīng)建造卡塞格倫(cassegrain)型和圓柱面型兩種單個(gè)反射器天線。在工作頻帶上，卡塞格倫型的增益最小至少為30dB。通過所結(jié)合的饋送網(wǎng)絡(luò)，反射器使用為單個(gè)極化配置的同軸天線或?yàn)樗袠O化配置的同軸天線。用所結(jié)合的饋送網(wǎng)絡(luò)，所產(chǎn)生的反射器天線在所有極化中接收或發(fā)射，它包括水平、垂直、右手定則園和左手定則園4個(gè)基本極化。
本發(fā)明的天線還可以用作為任何類型反射器的饋送器。然而，對(duì)于圓柱形應(yīng)用，把天線放置在行饋送陣列中，并在反射器的不變化平面中進(jìn)行電掃描。把偏移行陣列放置在主帶行陣列近邊，結(jié)果使反射器天線可以用于在相同孔徑區(qū)域中的多帶上。
雖然已經(jīng)詳細(xì)描述本發(fā)明和它的優(yōu)點(diǎn)，但是應(yīng)該理解，可以對(duì)其進(jìn)行各種改變、替代和變化而不偏離由所附的權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種同軸腔天線包括圓柱內(nèi)導(dǎo)體，用于傳播在預(yù)選擇頻率范圍中的電磁信號(hào)；至少一個(gè)與內(nèi)導(dǎo)體同軸地放置的圓柱外導(dǎo)體，每個(gè)接著的外導(dǎo)體所具有的直徑大于鄰近外導(dǎo)體的直徑，并具有作為其一部分的孔徑環(huán)，相對(duì)于內(nèi)導(dǎo)體放置的至少一個(gè)外導(dǎo)體形成在內(nèi)導(dǎo)體和鄰近外導(dǎo)體之間的腔，放置每一對(duì)接著的外導(dǎo)體以形成腔，定每個(gè)腔的尺寸以在預(yù)選擇的頻率范圍中傳播電磁信號(hào)；徑向取向和圍繞每個(gè)孔徑環(huán)放置的多個(gè)孔徑齒；放置在每個(gè)腔內(nèi)的光圈環(huán)；以及連接到每個(gè)光圈環(huán)的多個(gè)隔板。
2.如權(quán)利要求1所述的同軸腔天線，其特征在于，每個(gè)腔包括圍繞光圈環(huán)等距離間隔的4個(gè)隔板。
3.如權(quán)利要求1所述的同軸腔天線，其特征在于，進(jìn)一步包括在第一末端處耦合到光圈環(huán)的同軸電纜。
4.如權(quán)利要求1所述的同軸腔天線，其特征在于，用于至少一個(gè)外導(dǎo)體中的每一個(gè)外導(dǎo)體的孔徑環(huán)包括可從至少一個(gè)外導(dǎo)體拆卸的一個(gè)部件。
5.如權(quán)利要求1所述的同軸腔天線，其特征在于，內(nèi)導(dǎo)體包括末端閉合的圓柱體。
6.如權(quán)利要求1所述的同軸腔天線，其特征在于，進(jìn)一步包括多個(gè)附加到每個(gè)外導(dǎo)體的電纜支撐件。
7.如權(quán)利要求1所述的同軸腔天線，其特征在于，中間導(dǎo)體、至少一個(gè)外導(dǎo)體的每一個(gè)、多個(gè)孔徑齒、放置于每個(gè)腔內(nèi)的光圈環(huán)以及連接到每個(gè)光圈環(huán)的多個(gè)隔板包括鋁材料。
8.如權(quán)利要求1所述的同軸腔天線，其特征在于，中間導(dǎo)體、至少一個(gè)外導(dǎo)體的每一個(gè)、多個(gè)孔徑齒、放置于每個(gè)腔內(nèi)的光圈環(huán)以及連接到每個(gè)光圈環(huán)的多個(gè)隔板包括涂覆金屬的塑料結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求1所述的同軸腔天線，其特征在于，預(yù)選擇頻率范圍包括0.50到2.0GHz的帶寬。
10.如權(quán)利要求1所述的同軸腔天線，其特征在于，預(yù)選擇頻率范圍包括2.0到8.0GHz的帶寬。
11.如權(quán)利要求1所述的同軸腔天線，其特征在于，預(yù)選擇頻率范圍包括2.0到18.0GHz的帶寬。
12.一種同軸腔天線包括定尺寸的圓柱內(nèi)導(dǎo)體，用于傳播在預(yù)選擇頻率范圍中的電磁信號(hào)；與內(nèi)導(dǎo)體同軸地放置的圓柱外導(dǎo)體，其直徑大于內(nèi)導(dǎo)體，外導(dǎo)體所具有作為其一部分的孔徑環(huán)，相對(duì)于內(nèi)導(dǎo)體放置的外導(dǎo)體形成在內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體之間的腔，定腔的尺寸以在預(yù)選擇的頻率范圍中傳播電磁信號(hào)；徑向取向和圍繞孔徑環(huán)放置的多個(gè)孔徑齒；連接到內(nèi)導(dǎo)體和光圈環(huán)的多個(gè)隔板；以及附加到外導(dǎo)體的多個(gè)電纜支撐件。
13.如權(quán)利要求12所述的同軸腔天線，其特征在于，多個(gè)隔板的每一個(gè)包括基本上階梯形的外形，配置成用于阻抗匹配。
14.如權(quán)利要求12所述的同軸腔天線，其特征在于，多個(gè)隔板包括為了阻抗匹配而選擇的外形配置。
15.如權(quán)利要求12所述的同軸腔天線，其特征在于，每個(gè)孔徑環(huán)包括8—12個(gè)圍繞孔徑環(huán)等間隔的孔徑齒。
16.一種同軸腔天線包括定尺寸的圓柱內(nèi)導(dǎo)體，用于傳播在預(yù)選擇頻率范圍中的電磁信號(hào)；一般與內(nèi)導(dǎo)體同軸地放置的至少一個(gè)外導(dǎo)體，每個(gè)接著的外導(dǎo)體的直徑大于鄰近外導(dǎo)體的直徑，相對(duì)于內(nèi)導(dǎo)體放置的至少一個(gè)外導(dǎo)體之一形成在內(nèi)導(dǎo)體和鄰近外導(dǎo)體之間的腔，放置每個(gè)接著的外導(dǎo)體對(duì)以形成腔，定每個(gè)腔的尺寸以在預(yù)選擇的頻率范圍中傳播電磁信號(hào)；以及放置在每個(gè)腔內(nèi)的光圈環(huán)。
17.如權(quán)利要求16所述的同軸腔天線，其特征在于，內(nèi)導(dǎo)體和至少一個(gè)外導(dǎo)體的每一個(gè)包括具有可選擇主要和次要接入的橢圓形配置，以提供所選擇的窄視野覆蓋。
18.如權(quán)利要求16所述的同軸腔天線，其特征在于，內(nèi)導(dǎo)體和至少一個(gè)外導(dǎo)體的每一個(gè)包括可選擇其長度和寬度尺寸的矩形配置，以提供預(yù)選擇窄視野覆蓋。
19.一種同軸腔天線包括定尺寸的內(nèi)導(dǎo)體，用于傳播在預(yù)選擇頻率范圍中的電磁信號(hào)；與內(nèi)導(dǎo)體同軸地放置的至少一個(gè)外導(dǎo)體，每個(gè)接著的外導(dǎo)體的直徑大于鄰近外導(dǎo)體的直徑，并具有作為其一部分的孔徑環(huán)，相對(duì)于內(nèi)導(dǎo)體放置的至少一個(gè)外導(dǎo)體之一形成在內(nèi)導(dǎo)體和鄰近外導(dǎo)體之間的腔，放置每個(gè)接著的外導(dǎo)體對(duì)以形成腔，定每個(gè)腔的尺寸以在預(yù)選擇的頻率范圍中傳播電磁信號(hào)；徑向取向和圍繞孔徑環(huán)放置的多個(gè)孔徑齒；放置在每個(gè)腔內(nèi)的光圈環(huán)；以及連接到每個(gè)光圈環(huán)的多個(gè)隔板。
20.如權(quán)利要求19所述的同軸腔天線，其特征在于，每個(gè)腔包括圍繞光圈環(huán)等距離間隔的4個(gè)隔板。
21，如權(quán)利要求19所述的同軸腔天線，其特征在于，進(jìn)一步包括在第一末端處單獨(dú)連接到光圈環(huán)的至少一個(gè)同軸電纜。
22.如權(quán)利要求19所述的同軸腔天線，其特征在于，用于至少一個(gè)外導(dǎo)體的每一個(gè)的孔徑環(huán)包括可從至少一個(gè)外導(dǎo)體拆卸的一個(gè)部件。
23.如權(quán)利要求19所述的同軸腔天線，其特征在于，內(nèi)導(dǎo)體包括閉合末端配置。
24.如權(quán)利要求19所述的同軸腔天線，其特征在于，進(jìn)一步包括連接到每個(gè)外導(dǎo)體的多個(gè)電纜支撐件。
25.一種同軸腔天線包括定尺寸的內(nèi)導(dǎo)體，用于傳播在預(yù)選擇頻率范圍中的電磁信號(hào)；與內(nèi)導(dǎo)體同軸地放置的一個(gè)外導(dǎo)體，外導(dǎo)體的直徑大于內(nèi)導(dǎo)體的直徑，在外導(dǎo)體的一個(gè)末端處具有作為外導(dǎo)體的一部分的孔徑環(huán)，相對(duì)于內(nèi)導(dǎo)體放置的外導(dǎo)體形成在內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體之間的腔，定每個(gè)腔的尺寸以在預(yù)選擇的頻率范圍中傳播電磁信號(hào)；徑向取向和圍繞孔徑環(huán)放置的多個(gè)孔徑齒；放置在腔內(nèi)的光圈環(huán)；以及連接到內(nèi)導(dǎo)體和光圈環(huán)的多個(gè)隔板。
26.如權(quán)利要求25所述的同軸腔天線，其特征在于，內(nèi)導(dǎo)體和至少一個(gè)外導(dǎo)體的每一個(gè)包括具有可選擇主要和次要接入的橢圓形配置，以提供所選擇的窄視野覆蓋。
27.如權(quán)利要求25所述的同軸腔天線，其特征在于，內(nèi)導(dǎo)體和至少一個(gè)外導(dǎo)體的每一個(gè)包括可選擇其長度和寬度尺寸的矩形配置，以提供預(yù)選擇窄視野覆蓋。
28.一種垂直堆疊同軸腔天線陣列包括第一同軸腔天線，具有縱向接入和尺寸，用于在預(yù)選擇頻率范圍中傳播電磁信號(hào)；至少一個(gè)另外的同軸腔天線，定每一個(gè)的尺寸以在預(yù)選擇頻率范圍中傳播電磁信號(hào)，所述至少一個(gè)另外的同軸腔天線的每一個(gè)具有與所述第一同軸腔天線的縱向軸對(duì)準(zhǔn)的縱向軸；其中，垂直陣列的每個(gè)同軸腔天線包括定尺寸的內(nèi)導(dǎo)體，用于在預(yù)選擇頻率范圍中傳播電磁信號(hào)；與內(nèi)導(dǎo)體同軸地放置的一個(gè)外導(dǎo)體，外導(dǎo)體的直徑大于內(nèi)導(dǎo)體的直徑，在外導(dǎo)體的一個(gè)末端處具有作為外導(dǎo)體的一部分的孔徑環(huán)，相對(duì)于內(nèi)導(dǎo)體放置的外導(dǎo)體形成在內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體之間的腔，定每個(gè)腔的尺寸以在預(yù)選擇的頻率范圍中傳播電磁信號(hào)；徑向取向和圍繞孔徑環(huán)放置的多個(gè)孔徑齒；放置在腔內(nèi)的光圈環(huán)；以及連接到內(nèi)導(dǎo)體和光圈環(huán)的多個(gè)隔板。
29.如權(quán)利要求28所述的同軸腔天線，其特征在于，內(nèi)導(dǎo)體和至少一個(gè)外導(dǎo)體的每一個(gè)包括具有可選擇主要和次要接入的橢圓形配置，以提供所選擇的窄視野覆蓋。
30.如權(quán)利要求28所述的同軸腔天線，其特征在于，內(nèi)導(dǎo)體和至少一個(gè)外導(dǎo)體的每一個(gè)包括可選擇其長度和寬度尺寸的矩形配置，以提供預(yù)選擇窄視野覆蓋。
31.如權(quán)利要求28所述的垂直堆疊同軸腔天線陣列，其特征在于，內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體包括末端閉合的圓柱體。
32.一種線性同軸腔天線陣列包括第一同軸腔天線，具有縱向軸和尺寸，用于在預(yù)選擇頻率范圍中傳播電磁信號(hào)；定尺寸的至少一個(gè)另外的同軸腔天線，以在預(yù)選擇頻率范圍中傳播電磁信號(hào)，所述至少一個(gè)另外的同軸腔天線的每一個(gè)具有與鄰近同軸腔天線平行地對(duì)準(zhǔn)的縱向軸；其中，第一同軸腔天線和至少一個(gè)另外的同軸腔天線的每一個(gè)包括定尺寸的內(nèi)導(dǎo)體，用于在預(yù)選擇頻率范圍中傳播電磁信號(hào)；與內(nèi)導(dǎo)體同軸地放置的一個(gè)外導(dǎo)體，外導(dǎo)體的直徑大于內(nèi)導(dǎo)體的直徑，在外導(dǎo)體的一個(gè)末端處具有作為外導(dǎo)體的一部分的孔徑環(huán)，相對(duì)于內(nèi)導(dǎo)體放置的外導(dǎo)體形成在內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體之間的腔，定腔的尺寸以在預(yù)選擇的頻率范圍中傳播電磁信號(hào)；徑向取向和圍繞孔徑環(huán)放置的多個(gè)孔徑齒；放置在腔內(nèi)的光圈環(huán)；以及連接到內(nèi)導(dǎo)體和光圈環(huán)的多個(gè)隔板。
33.如權(quán)利要求32所述的同軸腔天線，其特征在于，內(nèi)導(dǎo)體和至少一個(gè)外導(dǎo)體的每一個(gè)包括具有可選擇主要和次要接入的橢圓形配置，以提供所選擇的窄視野覆蓋。
34.如權(quán)利要求32所述的同軸腔天線，其特征在于，內(nèi)導(dǎo)體和至少一個(gè)外導(dǎo)體的每一個(gè)包括可選擇其長度和寬度尺寸的矩形配置，以提供預(yù)選擇窄視野覆蓋。
35.如權(quán)利要求32所述的垂直堆疊同軸腔天線陣列，其特征在于，內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體包括末端閉合的圓柱體。
36.一種同軸腔天線系統(tǒng)包括同軸腔天線包括定尺寸的圓柱形內(nèi)導(dǎo)體，用于在預(yù)選擇頻率范圍中傳播電磁信號(hào)；與內(nèi)導(dǎo)體同軸地放置的圓柱形外導(dǎo)體，外導(dǎo)體的直徑大于內(nèi)導(dǎo)體的直徑，在外導(dǎo)體的一個(gè)末端處具有作為外導(dǎo)體的一部分的孔徑環(huán)，相對(duì)于內(nèi)導(dǎo)體放置的外導(dǎo)體形成在內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體之間的腔，定腔的尺寸以在預(yù)選擇的頻率范圍中傳播電磁信號(hào)；徑向取向和圍繞孔徑環(huán)放置的多個(gè)孔徑齒；放置在腔內(nèi)的光圈環(huán)；連接到內(nèi)導(dǎo)體和光圈環(huán)的多個(gè)隔板；附加到外導(dǎo)體的多個(gè)電纜支撐件；一種天線饋送網(wǎng)絡(luò)包括第一180°混合連接，接收垂直探頭輸入和提供垂直探頭輸出；第二180°混合連接，接收水平探頭輸入和提供水平探頭輸出；以及90°混合連接，接收第一180°混合連接的垂直探頭輸出和來自第二180°混合連接的水平探頭輸出，所述90°混合連接產(chǎn)生連接到多個(gè)電纜支撐件中所選擇的一個(gè)電纜支撐件的左園極化信號(hào)和產(chǎn)生施加到所選擇的所述多個(gè)電纜支撐件中的另一個(gè)電纜支撐件的右園極化信號(hào)。
37.一種同軸腔天線系統(tǒng)包括同軸腔天線包括定尺寸的圓柱形內(nèi)導(dǎo)體，用于在預(yù)選擇頻率范圍中傳播電磁信號(hào)；與內(nèi)導(dǎo)體同軸地放置的圓柱形外導(dǎo)體，外導(dǎo)體的直徑大于內(nèi)導(dǎo)體的直徑，外導(dǎo)體具有作為外導(dǎo)體的一部分的孔徑環(huán)，相對(duì)于內(nèi)導(dǎo)體放置的外導(dǎo)體形成在內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體之間的腔，定腔的尺寸以在預(yù)選擇的頻率范圍中傳播電磁信號(hào)；徑向取向和圍繞孔徑環(huán)放置的多個(gè)孔徑齒；放置在腔內(nèi)的光圈環(huán)；連接到內(nèi)導(dǎo)體和光圈環(huán)的多個(gè)隔板；附加到外導(dǎo)體的多個(gè)電纜支撐件；一種天線饋送網(wǎng)絡(luò)包括第一180°混合連接，接收垂直探頭對(duì)輸入和產(chǎn)生施加到所選擇的多個(gè)所述電纜支撐件的垂直線性極化信號(hào)；以及第二180°混合連接，接收水平探頭對(duì)輸入和產(chǎn)生施加到所選擇的其它多個(gè)所述電纜支撐件的水平線性極化信號(hào)。
全文摘要
一種同軸腔天線包括定尺寸的圓柱形內(nèi)導(dǎo)體,用于傳播在預(yù)選擇頻率范圍中的電磁信號(hào)。同軸天線還包括與內(nèi)導(dǎo)體同軸地放置的圓柱形外導(dǎo)體。外導(dǎo)體的直徑大于內(nèi)導(dǎo)體。外導(dǎo)體具有放置在其末端處的孔徑環(huán)。外導(dǎo)體相對(duì)于內(nèi)導(dǎo)體放置以形成內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體之間的腔。定腔的尺寸,用于傳播在預(yù)選擇頻率范圍中的電磁信號(hào)。同軸腔天線還包括徑向取向和圍繞孔徑環(huán)放置的多個(gè)孔徑齒,并在腔內(nèi)在距離孔徑環(huán)預(yù)定距離處放置光圈環(huán)。此外,同軸腔天線包括連接到內(nèi)導(dǎo)體和光圈環(huán)的多個(gè)隔板,以及連接到外導(dǎo)體的多個(gè)電纜支撐件。
文檔編號(hào)H01Q13/02GK1331855SQ99814775
公開日2002年1月16日 申請(qǐng)日期1999年10月15日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月20日
發(fā)明者R·H·耶格, W·E·魯?shù)? R·E·?？寺? T·R·霍爾茨黑默 申請(qǐng)人:雷西昂公司