專利名稱：反射鏡天線,其饋電方法和通信系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及反射器電線(reflector antenna)，為該反射器天線饋電的方法，以及 通信系統(tǒng)。具體說，本發(fā)明涉及一種反射器天線，當該反射器天線設置在其反射器的聚焦側 (focus side)上的主輻射器被同軸地饋電時，輻射無線電波；為該反射器天線饋電的方法； 以及通信系統(tǒng)。
背景技術：
傳統(tǒng)已知的用于微波和毫米波通信系統(tǒng)中的反射器天線包括用于同軸饋電的反 射器天線。關于用于同軸饋電的這種反射器天線的相關技術將參考圖3進行描述。圖3A和3B示出包括反射器11的反射器天線。該反射器11具有半徑為r的圓形 天線孔徑(天線開口)Ila和反射無線電波的反射表面(反射器表面)lib。該反射表面lib 彎曲成旋轉拋物面(以下稱作拋物面)。朝著反射表面lib輻射無線電波Rd的主輻射器1 設置在反射器11的拋物面的聚焦側上。該主輻射器1由主輻射器支撐臂(以下稱作臂)2 支撐，以便能夠繞該反射器11的拋物面的旋轉軸線Ax旋轉。該臂2設置成從反射表面lib 的聚焦側的最高點側延伸，以便繞過(circumvent)反射器11的拋物面的旋轉軸線Αχ。饋 電單元安裝在臂2上。該饋電單元包括為主輻射器1饋電的同軸電纜3，和將該同軸電纜3 連接于主輻射器1的同軸連接器4。關于前述結構的反射器天線，設置在臂2上的同軸電纜3通過同軸連接器4為主 輻射器1饋電。該主輻射器1朝著反射器11的反射表面lib輻射垂直極化或水平極化的 無線電波Rd。該輻射波Rd被反射表面lib反射并且通過天線孔徑Ila發(fā)射到外面。通過 使臂2連同同軸電纜3和同軸連接器4繞著拋物面的旋轉軸線Ax相對于反射器11旋轉 90° (見圖中的旋轉方向Rt)來轉換該輻射波Rd的垂直極化和水平極化。圖3的例子示出垂直極化的無線電波Rd(極化方向Dll)被輻射的情況。在這種 情況下，臂2繞旋轉軸線Ax相對于反射器11旋轉，使得通過同軸連接器4從同軸電纜3到 主輻射器1的饋電的方向D12平行于豎直平面(在圖3B中與經(jīng)過旋轉軸線Ax的豎直軸線 平行的平面)。另一方面，為了輻射水平極化的無線電波Rd，臂2繞旋轉軸線Ax相對于反 射器11旋轉，使得通過同軸連接器4從同軸電纜3到主輻射器1的饋電的方向平行于水平 平面(在圖3B中與經(jīng)過旋轉軸線Ax的水平軸線h平行的平面)。臂2的旋轉操作例如用 手來進行。前述的反射器天線通過設置在該臂中的同軸電纜被同軸地饋電。在另一種已知 的結構中，臂2本身可以由波導制成，使得用該波導來進行饋電。PTLl描述一種用于這種波 導饋電的反射器天線或天線設備。在該天線設備中，用于為主輻射器饋電的彎曲的波導饋 線相對于水平方向設置成45°，以便減少由于波導饋線的阻擋所引起的增益減小的極化特 性。專利文獻PTLl 日本專利文獻 JP-U-01-135808

發(fā)明內(nèi)容
將根據(jù)前述相關技術的同軸饋電用的反射器天線作為例子。如圖3B所示，當沿著 極化方向DlO垂直極化的無線電波Rd被從主輻射器1輻射，同時臂2處于豎直平面中時， 該輻射波Rd中的一些被臂2阻擋。這在反射表面(反射器表面)lib上形成臂2的陰影區(qū) Sdll0如圖3C所示，當示出在天線孔徑Ila上的輻射波Rd的場強E的輻射分布投影在水平 軸線h(-r ^h ^r)上時，臂2的陰影區(qū)Sdll表示為在圖中的分布P11。該阻擋分布Pll 被從未阻擋的初始輻射分布P12中減去，并且因此干擾水平平面中的輻射圖形。該阻擋分 布尤其對近軸的交叉極化特性具有顯著的影響。對于水平極化，由于處于水平平面中的臂2的陰影區(qū)引起的阻擋分布即使聚集在 水平軸線h上時其量也很小。因此對天線孔徑Ila上的輻射分布的影響也很小。另一方面， 對于垂直極化，由于處于豎直平面中的臂2的陰影區(qū)Sdll引起的阻擋分布Pl當聚集在水 平軸線h上時其量比較大，如圖3C所示。因此對天線孔徑Ila上的輻射分布的影響也大。 在用于P_P(點對點)通信的通信系統(tǒng)的情況下以及像在水平平面中的輻射圖形非常重要 的場合下，這種影響特別顯著。其原因是在水平平面中的輻射圖形由投影在水平軸線上的 天線孔徑Ila上的輻射分布確定，如圖3C所示。同時，前述PTLl的反射器天線旨在波導饋電，并且因此在前述的同軸饋電用的反 射器天線中，不考慮由于臂的陰影區(qū)所引起的阻擋分布對天線孔徑上的輻射分布的影響。鑒于前述問題提出本發(fā)明。本發(fā)明的目的因而是提供一種用于同軸饋電的反射器 天線、為該反射器天線饋電的方法，以及通信系統(tǒng)，該反射器天線能夠在天線孔徑上的輻射 圖形中減少由于臂的陰影區(qū)引起的阻擋分布，因而減少對水平平面中的輻射圖形的干擾， 并抑制交叉極化特性的影響。解決問題的方案為了實現(xiàn)前述目的，根據(jù)本發(fā)明的反射器天線包括具有用于反射無線電波的反 射表面的反射器，該反射表面的形狀做成旋轉拋物面；設置在該反射器的聚焦側上并且從 該聚焦側朝著反射表面輻射無線電波的主輻射器；設置成從反射器的反射表面?zhèn)认蚓劢箓?延伸并且支撐該主輻射器以便能夠相對于反射器旋轉的臂；以及經(jīng)由該臂為主輻射器饋電 的饋電單元，使得該臂的方向和從該主輻射器輻射的無線電波的極化方向相互垂直。根據(jù)本發(fā)明的為反射器天線饋電的方法包括經(jīng)由臂為主輻射器饋電，使得該臂 的方向和從該主輻射器輻射的無線電波的極化方向相互垂直，該主輻射器設置在反射器的 聚焦側，該臂支撐主輻射器。本發(fā)明的有益效果根據(jù)本發(fā)明，經(jīng)由臂為主輻射器饋電，使得支撐該主輻射器的臂的方向和從主輻 射器輻射的無線電波的極化方向相互垂直。這樣在天線孔徑上的輻射分布中能夠減少由于 臂的陰影區(qū)引起的阻擋分布，從而減少對水平平面中的輻射圖形的干擾，并且抑制交叉極 化特性的影響。


圖IA是用于輻射水平極化的無線電波的情況的根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的反 射器天線的側視圖，圖IB是在天線孔徑側上的該反射器天線的前視圖，圖IC是示出投影在水平軸線上的在天線孔徑上的輻射分布的視圖。圖2A是用于輻射垂直極化的無線電波的情況的圖1的反射器天線的側視圖，圖2B 是在天線孔徑側上的該反射器天線的前視圖，圖2C是示出投影在水平軸線上的在天線孔 徑上的輻射分布的視圖。圖3A是根據(jù)相關技術用于輻射垂直極化的無線電波的情況的反射器天線的側視圖，圖3B是天線在孔徑側上的該反射器天線的前視圖，圖3C是示出投影在水平軸線上的在 天線孔徑上的輻射分布的視圖。附圖標記列表1 主輻射器2:臂(主輻射器支撐臂)3:同軸電纜4:同軸連接器11 反射器
具體實施例方式下面，將參考附圖詳細描述根據(jù)本發(fā)明的反射器天線的示范性實施例、為該反射 器天線饋電的方法以及通信系統(tǒng)。圖1和圖2示出根據(jù)示范性實施例的通信系統(tǒng)CS。該通信系統(tǒng)CS，例如，應用于 P-P通信，并且包括反射器天線101和連接于該反射器天線101的發(fā)射機102。例如，利用安裝在發(fā)射機102中的高頻電路，該發(fā)射機102通過預定的調(diào)制方法使 將被發(fā)射的數(shù)據(jù)的基帶信號調(diào)制成IF(中頻)信號，將該IF信號頻率轉換成RF(射頻)信 號，放大該RF信號的功率，并且將結果供給反射器天線101。應當指出，該發(fā)射機102可以 具有任何結構，只要它能夠連接于該反射器天線101即可。在圖1和圖2中，該反射器天線101包括反射器11。該反射器101具有半徑為r 的圓形天線孔徑(天線開口)lla，和反射無線電波的反射表面(反射器表面)llb。該反射 表面lib彎曲成旋轉拋物面(以下稱作拋物面)。朝著反射表面lib輻射無線電波Rd的主 輻射器1設置在反射器11的拋物面的聚焦側上。該主輻射器1由臂(主輻射器支撐臂)2 支撐，以便可繞反射器U的拋物面的旋轉軸線Ax旋轉。該臂2設置成從反射面lib的最 高點側延伸到聚焦側，以便繞過反射器11的拋物面的旋轉軸線Αχ。饋電單元連接于臂2。該饋電單元經(jīng)由臂2為主輻射器1饋電，使得臂2的方向與和從該主輻射器1輻射 的無線電波的極化方向相互垂直。當如圖1所示，臂2處于與豎直平面(在圖IB中與經(jīng)過 旋轉軸線Ax的豎直軸線平行的平面)平行時，該饋電單元經(jīng)由臂2沿著垂直于該豎直平面 的方向D2 (在圖IB中與經(jīng)過旋轉直線Ax的水平軸線h平行的方向)為主輻射器1饋電， 使得從主輻射器1輻射水平極化的無線電波(極化方向Dl)。如圖2所示，當臂2處于與水 平平面(在圖2B中與經(jīng)過旋轉軸線Ax的水平軸線h平行的平面)平行時，該饋電單元經(jīng) 由臂2沿著垂直于該水平平面的方向D4(在圖2B中與經(jīng)過旋轉直線Ax的豎直軸線平行的 方向)為主輻射器1饋電，使得從主輻射器1輻射垂直極化的無線電波(極化方向D3)。在該示范性的實施例中，饋電單元包括同軸電纜3和同軸連接器4，該同軸電纜3 用電功率從發(fā)射機102為主輻射器1饋電，而同軸連接器4將同軸電纜3連接于主發(fā)射器1。同軸連接器4將同軸電纜3連接于主輻射器1，使得從同軸電纜3向主輻射器1的饋電方向與臂2的方向彼此成直角。在圖1和圖2的例子中，同軸連接器4以與臂2的方向成直角連接于主輻射器1 的側表面。開口 3a形成于在主輻射器1的一側上的臂2的端部中的預定位置。同軸電纜 2通過該開口 3a從臂2引出，并且該電纜的端部連接于同軸連接器4。該同軸連接器4可 以連接于主輻射器1的任何位置，只要向主輻射器1饋電的方向與臂2的方向彼此成直角 即可。雖然同軸電纜2被設置成使其通過開3a從臂2引出，但是該結構不限于此。同軸電 纜3可以完全連接于臂2的外表面，在這種情況下開3a可以省去。下面將描述示范性實施例的操作。起初將描述圖1所示的情況，其中輻射水平極化的無線電波(極化方向D1)。在這 種情況下，如圖IA和IB所示，臂2繞旋轉軸線Ax相對于反射器11旋轉(見圖中的旋轉方 向Rt)到在豎直平面(在圖IB中與經(jīng)過旋轉軸線Ax的豎直軸線平行的平面)中的位置， 使得通過同軸連接器4從同軸電纜3到主輻射器1的饋電方向D2平行于水平平面(在圖 IB中與經(jīng)過旋轉軸線Ax的水平軸線h平行的平面)。臂2的旋轉操作例如由手進行，然而 它也可以自動控制。對于自動控制，諸如電機的旋轉機構的旋轉軸可以連接于臂2的軸，并 且該旋轉機構的操作可以由來自發(fā)射機102的驅(qū)動控制信號控制。其次，經(jīng)由處于豎直平面中的臂2，沿著垂直于臂2的方向D2通過同軸連接器4從 同軸電纜3為主輻射器1饋電。結果，在極化方向Dl上水平極化的無線電波Rd從主輻射 器1朝著反射器11的反射表面lib輻射。水平極化的輻射波Rd被反射表面lib反射并且 通過天線孔徑Ila發(fā)射到外面。當在圖中沿著極化方向Dl水平極化的無線電波Rd從主輻射器1輻射，同時臂2 處于豎直平面中時，一些輻射波Rd被臂2所阻擋。這在反射表面(反射器表面)llb上形 成臂2的陰影區(qū)Sdl。如圖IC所示，當示出在天線孔徑Ila上的輻射波Rd的場強E的輻射 分布投影在水平軸線h(-r彡h彡r)上時，臂2的陰影區(qū)Sdl在圖中表示為分布P1。該阻 擋分布Pl被從未阻擋的初始輻射分布P2中減去，并且因此干擾水平平面中的輻射圖形。下面將描述圖2所示的情況，其中輻射垂直極化的無線電波(極化方向D3)。在這 種情況下，位于豎直平面中的臂2旋轉90°到在水平平面(在圖2B中與穿過旋轉軸線Ax 的水平軸線h平行的平面)中的位置(見圖中的旋轉方向Rt)，使得通過同軸連接器4從同 軸電纜3到主輻射器1的饋電方向平行于豎直平面(在圖2B中與經(jīng)過旋轉軸線Ax的豎直 軸線平行的平面)。其次，經(jīng)由位于水平平面中的臂2，沿著垂直于臂2的方向D4通過同軸連接器4從 同軸電纜3為主輻射器1饋電。因此在極化方向D3上垂直極化的無線電波Rd從主輻射器 1朝著反射器11的反射表面lib輻射。垂直極化的輻射波Rd被反射表面lib反射，并且通 過天線孔徑Ila被發(fā)射到外面。當沿著圖中的極化方向D3水平極化的無線電波Rd從主輻射器1輻射，同時臂2 位于水平平面中時，一些輻射波Rd被臂2阻擋。這在反射表面(反射器表面)llb上形成 臂2的陰影區(qū)Sd2。如圖2C所示，當示出在天線孔徑Ila上的輻射波Rd的場強E的輻射分 布投影在水平軸線h(-r彡h彡r)上時，臂2的陰影區(qū)Sd2表示為在圖中的分布P3。該阻 擋分布P3被從未阻擋的原始輻射分布P4中減去，并且因此干擾水平平面中的輻射圖形。
利用垂直極化，如圖2C所示，投影在水平軸線h上的臂2的陰影區(qū)比圖IC所示的 利用水平極化的陰影區(qū)薄(lighter)。因此該陰影區(qū)對無線電波的輻射圖形沒有很大的影 響。利用水平極化，如圖IC所示，正如根據(jù)圖3C的前述相關技術的垂直極化的情況一樣， 臂2在圖中的天線孔徑Ila的中心下面的下半?yún)^(qū)中形成陰影帶。這使得與圖2C所示的垂 直極化的情況相比，聚集在水平軸線h上的陰影的量更大。 讓我們來分析一下極化特性。如在圖3C的前述相關技術中，如果極化方向Dll平 行于臂2的方向，則無線電波易于被反射。另一方面，如果極化方向Dl垂直于臂2的方向， 則臂2的存在具有很小的影響?？紤]到當臂2處于豎直狀態(tài)時對投影在水平軸線h上的輻射分布的影響增大，因 此示范性實施例采用這樣結構的饋電單元，即，為了使臂2的影響最小，該結構能夠輻射如 圖1所示的水平極化的無線電波Rd，而不是輻射如圖3的相關技術中的垂直極化的無線電 波Rd。更具體地說，在示范性的實施例中，饋電單元被構造成使得同軸電纜3做一個迂回 (detour)以將饋電方向相對于臂2的方向偏移90°，從而臂2的方向和來自同軸連接器4 的饋電方向設置成彼此成直角。因此，根據(jù)示范性實施例，出現(xiàn)在反射器11的反射表面(反射器表面)lib上的臂 2的陰影帶具有的寬度比利用圖3的相關技術中的陰影帶的寬度窄。因此這減少由于臂2 的陰影而引起的阻擋分布。根據(jù)該示范性實施例，因此能夠?qū)崿F(xiàn)一種反射器天線，該反射器 天線的輻射分布接近未阻擋的初始分布。這種效果在水平平面中的輻射圖形非常重要性的 P-P通信的情況下是尤其重要的。原因是水平平面中的輻射圖形由投影在水平軸線上的天 線孔徑上的輻射分布來確定。至此，已經(jīng)參考前述示范性實施例描述了本發(fā)明。但是本發(fā)明不限于該示范性實 施例。本發(fā)明的結構和細節(jié)能夠在本發(fā)明的范圍內(nèi)進行本領域的技術人員能夠理解的各種 修改。本申請基于2007年7月30日提交的在先的日本專利申請No. 2007-197420，并要 求其優(yōu)先權，其整個內(nèi)容結合于此供參考。工業(yè)實用性本發(fā)明能夠應用于旨在同軸饋電的反射器天線，為該反射器天線饋電的方法和利 用該反射器天線的通信系統(tǒng)。
權利要求
一種反射器天線，包括反射器，該反射器具有用于反射無線電波的反射表面，該反射表面的形狀為旋轉拋物面；主輻射器，該主輻射器設置在所述反射器的聚焦側上，并且從該聚焦側朝著所述反射表面輻射無線電波；臂，該臂設置成從所述反射器的反射表面?zhèn)认蚓劢箓妊由?，并且支撐所述主輻射器以便其能夠相對于反射器旋轉；以及饋電單元，該饋電單元經(jīng)由所述臂為所述主輻射器饋電，使得該臂的方向和從該主輻射器輻射的無線電波的極化方向相互垂直。
2.根據(jù)權利要求1所述的反射器天線，其中當所述臂的方向平行于豎直平面時，所述 饋電單元經(jīng)由該臂沿著垂直于該豎直平面的方向為所述主輻射器饋電，使得從所述主輻射 器輻射水平極化的無線電波。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的反射器天線，其中當所述臂的方向平行于水平平面時，所 述饋電單元經(jīng)由該臂沿著垂直于該水平平面的方向為所述主輻射器饋電，使得從所述主輻 射器輻射垂直極化的無線電波。
4.根據(jù)權利要求1至3中任何一項所述的反射器天線，其中所述饋電單元包括同軸電纜，該同軸電纜經(jīng)由所述臂為主輻射器饋電；和同軸連接器，該同軸連接器將所述同軸電纜連接于所述主輻射器，使得從所述同軸電 纜向所述主輻射器饋電的方向與所述臂的方向彼此成直角。
5.一種為反射器天線饋電的方法，包括經(jīng)由臂為主輻射器饋電，使得該臂的方向和 從該主輻射器輻射的無線電波的極化方向相互垂直，該主輻射器設置在反射器的聚焦側， 該臂支撐該主輻射器。
6.根據(jù)權利要求5所述的為反射器天線饋電的方法，其中當所述臂的方向平行于豎直 平面時，經(jīng)由該臂沿著垂直于該豎直平面的方向為所述主輻射器饋電，使得從該主輻射器 輻射水平極化的無線電波。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的為反射器天線饋電的方法，其中當所述臂的方向平行于 水平平面時，經(jīng)由該臂沿著垂直于該水平平面的方向為所述主輻射器饋電，使得從該主輻 射器輻射垂直極化的無線電波。
8.根據(jù)權利要求5至7中任何一項所述的為反射器天線饋電的方法，其中同軸電纜連接于所述臂；所述同軸電纜通過同軸連接器連接于所述主輻射器，使得從所述同軸電纜向所述主輻 射器饋電的方向與所述臂的方向彼此成直角；并且沿著與所述臂的方向成直角的方向，由同軸電纜通過所述同軸連接器為所述主輻射器 饋電。
9.一種通信系統(tǒng)，包括根據(jù)權利要求1至4的任何一項的反射器天線；和連接于該反射器天線的發(fā)射機。
全文摘要
本發(fā)明公開一種反射器天線，該反射器天線包括反射器、主輻射器、臂和饋電單元(同軸電纜和同軸連接器)。該反射器具有用于反射無線電波的反射表面，并且該反射表面的形狀做成旋轉拋物面。該主輻射器設置在反射器的聚焦側上，并且從聚焦側朝著反射表面輻射無線電波。該臂設置成從反射器的反射表面?zhèn)认蚓劢箓妊由?，并且支撐主輻射器，以便相對于反射器旋轉。該饋電單元經(jīng)由臂為主輻射器饋電，使得該臂的方向與從該主輻射器輻射的無線電波的極化方向彼此垂直。
文檔編號H01Q19/13GK101809817SQ20088010089
公開日2010年8月18日 申請日期2008年7月29日 優(yōu)先權日2007年7月30日
發(fā)明者大室統(tǒng)彥 申請人:日本電氣株式會社