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模塊化饋電網(wǎng)絡(luò)的制作方法

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模塊化饋電網(wǎng)絡(luò)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種模塊化饋電網(wǎng)絡(luò),其設(shè)置有區(qū)段基底,所述區(qū)段基底設(shè)置有饋電縫隙、在每個(gè)拐角處的拐角腔體和在兩個(gè)相對(duì)側(cè)的每一個(gè)的中間部分處的抽頭腔體。區(qū)段頂部設(shè)置有多個(gè)輸出端口。所述區(qū)段頂部的尺寸被設(shè)計(jì)為放置于區(qū)段基底之上以形成區(qū)段對(duì)。所述區(qū)段基底在區(qū)段基底的腔體之間設(shè)置有多個(gè)波導(dǎo)。在放置于縫隙和/或腔體中的饋電、旁路和/或功率分配器抽頭的范圍內(nèi),模塊化饋電網(wǎng)絡(luò)為可配置的,從而通過(guò)在一個(gè)或多個(gè)區(qū)段頂部上選路而形成可變數(shù)目的輸出端口的波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。例如,模塊化饋電網(wǎng)絡(luò)可以包括1、4或16個(gè)保持為邊對(duì)邊的區(qū)段基底。
【專(zhuān)利說(shuō)明】模塊化饋電網(wǎng)絡(luò)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)為由Alexander P.Thomson、Claudio Biancotto 和 Christopher D.Hills在2011年11月16日提交的標(biāo)題為“Flat Panel Array Antenna”的共有共同未決美國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)13/297,304的部分延續(xù)申請(qǐng),該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用納入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及一種微波天線。更具體而言,本發(fā)明提供了一種利用腔體耦合的平板陣列天線,以便簡(jiǎn)化協(xié)同饋電網(wǎng)絡(luò)需求。
【背景技術(shù)】
[0004]平板陣列天線技術(shù)還沒(méi)有廣泛應(yīng)用于許可的商業(yè)微波點(diǎn)到點(diǎn)或者點(diǎn)到多點(diǎn)的市場(chǎng),其中與有效的頻譜管理一致的更嚴(yán)格的電磁輻射包絡(luò)特性是常見(jiàn)的。從傳統(tǒng)的反射器天線結(jié)構(gòu)(比如主焦點(diǎn)饋電的軸對(duì)稱(chēng)幾何結(jié)構(gòu))得到的天線解決方案以相對(duì)低的成本提供了較高水平的天線方向性和增益。然而,反射器碟和相關(guān)聯(lián)的饋電的伸展結(jié)構(gòu)可能要求顯著地增強(qiáng)支撐結(jié)構(gòu)來(lái)抵擋風(fēng)負(fù)荷,這可能提增加整體成本。此外,反射器天線組件和要求的支撐結(jié)構(gòu)的增加的尺寸可被視為視覺(jué)破壞。
[0005]陣列天線通常利用印刷電路技術(shù)或者波導(dǎo)技術(shù)。與自由空間接口的陣列的部件被稱(chēng)為元件,通常分別利用微帶線幾何結(jié)構(gòu)(比如貼片、偶極子或者槽)或者波導(dǎo)部件(比如喇叭或者槽)。各個(gè)元件通過(guò)饋電網(wǎng)絡(luò)相互連接,使得產(chǎn)生的天線的電磁輻射特性符合想要的特性,比如天線束指向方向、方向性以及旁瓣分布。
[0006]例如,平板陣列可以利用在諧振或行波配置中的波導(dǎo)或者印刷槽陣列形成。諧振結(jié)構(gòu)通常不能實(shí)現(xiàn)在陸地點(diǎn)到點(diǎn)市場(chǎng)區(qū)段使用的帶寬上要求的電磁特性,同時(shí)行波陣列通常提供隨著頻率以角位置移動(dòng)的主波束輻射圖。由于陸地點(diǎn)到點(diǎn)通信一般利用所使用的頻帶的不同部分上的間隔的去/回通道來(lái)工作,因此主波束相對(duì)于頻率的移動(dòng)可以防止兩個(gè)通道的鏈接同時(shí)有效對(duì)齊。
[0007]協(xié)同饋電波導(dǎo)或者槽元件可以使固定的波束天線顯示出適合的特性。但是,它可能必須選擇一般小于一個(gè)波長(zhǎng)的元件間隔,以避免不滿足調(diào)整需求并且減損天線的效率的、被稱(chēng)為柵瓣的次級(jí)波束的產(chǎn)生。該緊密的元件間隔可能與饋電網(wǎng)絡(luò)的尺寸相抵觸。例如,為了適應(yīng)阻抗匹配和/或相位均衡,需要大的元件間隔來(lái)提供足夠的體積以不僅容納饋電網(wǎng)絡(luò),也提供足夠的材料以用于在相鄰的傳輸線之間接觸的電壁和機(jī)械壁(由此隔離相鄰的線并防止不想要的行間耦合/串?dāng)_)。
[0008]天線陣列的元件的特征可在于陣列尺寸,比如2N x2M元件陣列,其中N和M為整數(shù)。在典型的NxM的協(xié)同饋電陣列中,可以需要(NxM)-1個(gè)T型功率分配器,連同NxM個(gè)饋電彎曲部和多個(gè)NxM個(gè)階梯式轉(zhuǎn)換,以提供可接受的VSWR性能。由此,饋電網(wǎng)絡(luò)要求可能是空間高效的協(xié)同饋電平板陣列的限制因素。
[0009]因此,本發(fā)明的目的是提供一種克服現(xiàn)有技術(shù)中的限制的裝置,并且由此呈現(xiàn)一種使得這種平板天線能夠提供接近在用于典型的微波通信鏈路的操作波段上滿足最嚴(yán)格的電氣規(guī)格的大得多的傳統(tǒng)反射器天線的電氣性能的方案。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]并入并且構(gòu)成該說(shuō)明書(shū)的一部分的所附附圖顯示了本發(fā)明的實(shí)施方案,其中在附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的特征或者元件,并且可以不針對(duì)它們所出現(xiàn)的每個(gè)附圖進(jìn)行具體描述,并且所附附圖連同以上給出的本發(fā)明的一般描述,以及以下給出的實(shí)施方案的具體描述,用于說(shuō)明本發(fā)明的原理。
[0011]圖1為示例性平板天線的示意性的等角前視圖。
[0012]圖2為圖1的平板天線的示意性的等角后視圖。
[0013]圖3為圖1的天線的示意性的等距分解圖。
[0014]圖4為圖2的天線的示意性的等距分解圖。
[0015]圖5為圖3的中間層的第二側(cè)的近視圖。
[0016]圖6為圖3的中間層的第一側(cè)的近視圖。
[0017]圖7為圖3的輸出層的第二側(cè)的近視圖。
[0018]圖8為圖3的輸出層的第一側(cè)的近視圖。
[0019]圖9為平板天線的可選的波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)實(shí)施方案的示意性的等角前視圖。
[0020]圖10為圖9的平板天線的示意性的等角后視圖。
[0021]圖11為示例性區(qū)段基底的第一側(cè)的示意性俯視圖。
[0022]圖12為圖11的區(qū)段基底的示意性等距視圖,其中具有位于饋電縫隙中的饋電抽頭。
[0023]圖13為利用單個(gè)區(qū)段對(duì)的平板天線的分解角度俯視等距視圖。
[0024]圖14為圖13的平板天線的分解等角底部視圖。
[0025]圖15為饋電功率分配器抽頭的示意性等距視圖。
[0026]圖16為中心功率分配器抽頭的示意性等距視圖。
[0027]圖17為外圍功率分配器抽頭的示意性等距視圖。
[0028]圖18為饋電抽頭的示意性等距視圖。
[0029]圖19為外圍饋電抽頭的示意性等距視圖。
[0030]圖20為旁路抽頭的示意性等距視圖。
[0031]圖21是2x2的模塊化區(qū)段的示意性等距視圖,其中為清晰起見(jiàn)移除了區(qū)段頂部和
一半功率分配器。
[0032]圖22是4x4的模塊化區(qū)段的示意性等距視圖,其中為清晰起見(jiàn)移除了區(qū)段頂部和一半功率分配器。
【具體實(shí)施方式】
[0033]發(fā)明人已開(kāi)發(fā)了利用設(shè)置在堆疊層中的協(xié)同波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)和腔體耦合器的平板天線。每個(gè)腔體耦合器的低損耗4路耦合大大地簡(jiǎn)化了對(duì)協(xié)同波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的要求,能夠產(chǎn)生更高的饋電喇叭密度以提高電氣性能。分層的結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)成本高效的精確的大量生產(chǎn)。
[0034]如圖1-8所示,平板陣列天線I的第一實(shí)施方案由若干層形成,每一層具有組合以形成饋電喇叭陣列4和RF路徑的表面輪廓和縫隙,當(dāng)層堆疊在彼此之上時(shí),RF路徑包括一系列封閉的耦合腔體和相互連接的波導(dǎo)。
[0035]RF路徑包括將輸入饋電10耦合到多個(gè)主耦合腔體15的波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)5。主耦合腔體15中的每一個(gè)設(shè)置有四個(gè)輸出端口 20,輸出端口 20中的每一個(gè)耦合到喇叭輻射器25。
[0036]輸入饋電10如圖所示通常位于輸入層35的第一側(cè)30上的中心,例如以使得微波收發(fā)器能夠緊湊安裝到其上(利用可與傳統(tǒng)的反射器天線所使用天線安裝特征的進(jìn)行交換的天線安裝特征(未示出))。替代地,輸入饋電10可位于層側(cè)壁40處,在輸入層35和第一中間層45之間,例如使得天線能夠與收發(fā)器結(jié)構(gòu)并排,其中所產(chǎn)生的平板天線組件的深度被最小化。
[0037]正如圖3、4和6所示,波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)5如圖所示設(shè)置在輸入層35的第二側(cè)50上以及第一中間層45的第一側(cè)30上。波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)5將去往和來(lái)自輸入饋電10的RF信號(hào)分配到設(shè)置在第一中間層45的第二側(cè)50上的多個(gè)主耦合腔體15。波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)5的尺寸可以設(shè)計(jì)成提供到每個(gè)主耦合腔體55的同等長(zhǎng)度的電路徑,以確保共同的相位和幅度。T型功率分配器55可以應(yīng)用于反復(fù)劃分輸入饋電10以選路至主耦合腔體15中的每一個(gè)。波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的波導(dǎo)側(cè)壁60還可以設(shè)置有用于阻抗匹配、濾波器和/或衰減的表面特征65。
[0038]波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)5可以設(shè)置有矩形波導(dǎo)橫截面,其中矩形橫截面的長(zhǎng)軸垂直于輸入層35的表面平面(見(jiàn)圖6)。替代地,波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)5可以構(gòu)造為使得矩形橫截面的長(zhǎng)軸平行于輸入層35的表面平面。在輸入層35和第一中間層45之間的接縫70可施加在波導(dǎo)橫截面的中點(diǎn)處,例如圖6中所示。由此,出現(xiàn)在層接合處的任何泄露和/或任何尺寸缺陷會(huì)位于波導(dǎo)橫截面的信號(hào)強(qiáng)度被降低或最小化的區(qū)域處。此外,對(duì)通過(guò)注塑模分離的層制造的任何側(cè)壁制定要求可以被降低或最小化,因?yàn)樵趯拥娜我粋?cè)中形成的特征的深度被減半。替代地,波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)5可以在輸入層35的第二側(cè)50上或者在第一中間層45的第一側(cè)30上形成,其中波導(dǎo)特征在一側(cè)或另一側(cè)中的全波導(dǎo)橫截面深度處,并且相對(duì)的側(cè)起到頂部側(cè)壁或者底部側(cè)壁的作用,當(dāng)層彼此疊置時(shí)閉合波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)5 (見(jiàn)圖9和圖10)。
[0039]主耦合腔體15的每一個(gè)通過(guò)到波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)5的連接進(jìn)行饋電,主耦合腔體提供到四個(gè)輸出端口 20的-6B的耦合。主耦合腔體15具有矩形結(jié)構(gòu),其具有波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)連接以及在相對(duì)側(cè)上的四個(gè)輸出端口 20。輸出端口 20設(shè)置在輸出層75的第一側(cè)30上,輸出端口 20的每一個(gè)與喇叭輻射器25中的其中一個(gè)進(jìn)行通信,喇叭輻射器25設(shè)置為在輸出層75的第二側(cè)50上的喇叭輻射器25的陣列。例如圖5所示,主耦合腔體15的側(cè)壁80和/或輸出層75的第一側(cè)30可以設(shè)置有調(diào)諧特征85,比如突出進(jìn)入主耦合腔體15中的隔壁90或者形成凹處的凹槽95,以平衡在波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)5和每個(gè)主耦合腔體15的輸出端口 20之間的傳輸。調(diào)諧特征85可以設(shè)置成在相對(duì)表面上彼此對(duì)稱(chēng)和/或在輸出端口 20之間呈等距間隔。
[0040]為了平衡在每一個(gè)輸出端口 20之間的耦合,輸出端口 20中的每一可以構(gòu)造為平行于矩形腔以及輸入波導(dǎo)的長(zhǎng)維度行進(jìn)的矩形槽。相似地,輸出端口 20的短維度可以平行于腔的短維度對(duì)齊,腔的短維度平行于輸入波導(dǎo)的短維度。
[0041]當(dāng)利用在0.75和0.95個(gè)波長(zhǎng)之間的陣列元件間隔來(lái)提供可接受的陣列方向性,并且在元件之間具有充分的界定結(jié)構(gòu)時(shí),腔體長(zhǎng)寬比例如可以為1.5:1。
[0042]示例性腔體的尺寸可以設(shè)計(jì)為:
[0043]深度小于0.2個(gè)波長(zhǎng),[0044]寬度接近于η X波長(zhǎng),以及
[0045]長(zhǎng)度接近于η χ3/2波長(zhǎng)。
[0046]在輸出層75的第二側(cè)50上的喇叭輻射器25的陣列提高了方向性(增益),增益隨著元件縫隙增加,直到元件縫隙增加超過(guò)一個(gè)波長(zhǎng)并且開(kāi)始引入柵瓣。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,由于喇叭輻射器20中的每一個(gè)都同相地單獨(dú)耦合至輸入饋電10,因此已經(jīng)消除了通常應(yīng)用于遵從常見(jiàn)的饋電波導(dǎo)槽結(jié)構(gòu)中的傳播峰的現(xiàn)有的低密度1/2波長(zhǎng)輸出槽間隔,從而允許更近的喇叭輻射器20間隔并且因此有更高的總體天線增益。
[0047]由于設(shè)置了具有共同相位和幅度的小喇叭輻射器20的陣列,在傳統(tǒng)的單個(gè)大喇叭結(jié)構(gòu)中觀察到的幅度和相位的削減已經(jīng)被消除,單個(gè)大喇叭結(jié)構(gòu)可能要求采用極深的喇叭或者反射器天線結(jié)構(gòu)。
[0048]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,耦合腔體的簡(jiǎn)化的幾何結(jié)構(gòu)和波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)要求的相應(yīng)減小能夠大大簡(jiǎn)化所要求的層表面特征,其降低了整體的制造復(fù)雜度。例如,輸入層35、第一中間層45、第二中間層(如果存在)、以及輸出層75通過(guò)注塑和/或壓鑄工藝可以大量地以高精度成本高效地形成。當(dāng)利用聚合物材料的注塑被用于形成層時(shí),可以應(yīng)用傳導(dǎo)表面。
[0049]盡管耦合腔體和波導(dǎo)被描述為矩形的,但為了易于匹配和/或模分離,在電氣性能和制造效率之間的權(quán)衡中,拐角可以是輻射狀的和/或是圓形的。
[0050]隨著頻率升高,波長(zhǎng)降低。因此,當(dāng)想要的操作頻率增加時(shí),在協(xié)同波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的物理特征(比如階梯、漸縮和T型功率分配器)變得更小并且更難制作。由于耦合腔體的使用簡(jiǎn)化了波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)要求,本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,通過(guò)本平板天線能夠產(chǎn)生更高的操作頻率,例如高至26GHz,在26GHz之上所要求的尺寸分辨率/特征精度可以使制作具有可接受的容差和抑制的成本。
[0051]為了進(jìn)一步促進(jìn)成本高效和/或高精度制造,可以利用一個(gè)或多個(gè)模塊化區(qū)段形成用于多個(gè)不同平板天線結(jié)構(gòu)的輸入層35和在其上的波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)5。大體為矩形(比如正方形)的區(qū)段基底103(例如,在圖11-14中所示)具有饋電縫隙107和波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)5。除了饋電縫隙107、區(qū)段基底103可以在每個(gè)拐角設(shè)置有拐角腔體109,并且在兩個(gè)相對(duì)側(cè)的每一個(gè)的中間部分設(shè)置有抽頭腔體111。多個(gè)額外的波導(dǎo)路徑設(shè)置在第一側(cè)30上用于相互連接的多個(gè)區(qū)段基底103,以便形成耦合到設(shè)置在臨近區(qū)段基底103的相應(yīng)的區(qū)段頂部121上的大量輸出端口 20的波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。額外的波導(dǎo)路徑包括在饋電縫隙107和抽頭腔體111之間的中心波導(dǎo)115、在彼此相鄰的每個(gè)拐角腔體109之間的外圍波導(dǎo)、和在饋電縫隙107和設(shè)置在區(qū)段頂部121上的輸出端口 20之間的饋電波導(dǎo)119,區(qū)段頂部121的尺寸設(shè)計(jì)為位于區(qū)段基底103的第一側(cè)30之上以形成區(qū)段對(duì)122。
[0052]區(qū)段頂部121可以設(shè)置有波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)5的鏡像,區(qū)段頂部121提供區(qū)段基底103的中心波導(dǎo)115、外圍波導(dǎo)117和饋電波導(dǎo)119中的每一個(gè)的另一半。可選地,區(qū)段頂部121可以設(shè)置為提供波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)5的頂部側(cè)壁的平面。區(qū)段頂部121可以進(jìn)一步設(shè)置作為平板天線結(jié)構(gòu)的附加層之一,比如平板陣列天線I的第一中間層45或輸出層75。其中區(qū)段頂部121為平板天線I的附加層之一,單個(gè)層可以提供多個(gè)區(qū)段基底103的組合的區(qū)段頂部。
[0053]不同的饋電、功率分配器以及旁路抽頭的范圍(例如,如圖15-20中所示)可以位于饋電縫隙107內(nèi)和/或通過(guò)臨近的拐角或抽頭腔體109、111形成的縫隙內(nèi)以便生成波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)5,波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)5沿著經(jīng)過(guò)波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)5的通常等距的路徑來(lái)鏈接所選擇的饋電抽頭123的輸入饋電10與每個(gè)輸出端口 20,以便在每個(gè)輸出端口 20所最終耦合到的每個(gè)(例如)喇叭輻射器25處提供一致的相位和信號(hào)水平。為了簡(jiǎn)化制造要求,饋電、功率以及/或者旁路抽頭可以以?xún)刹糠值男问叫纬?,例如,通過(guò)機(jī)械加工、壓鑄和/或注塑。
[0054]在小型波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,例如如圖13和14所示,尺寸設(shè)計(jì)為將輸入饋電10耦合到饋電波導(dǎo)119的饋電抽頭123被插入到饋電縫隙107中。因此,輸入饋電10耦合到區(qū)段頂部的十六個(gè)輸出端口 20,并由此耦合到設(shè)置在示例性輸出層75上的相應(yīng)的喇叭輻射器陣列25。
[0055]可選地,區(qū)段對(duì)122可以設(shè)置為邊對(duì)邊,例如如圖21所示,在利用四個(gè)區(qū)段對(duì)122的2x2模塊化區(qū)段實(shí)施方案中。在2x2模塊化區(qū)段127中,在2x2模塊化區(qū)段127的中心處的每個(gè)區(qū)段對(duì)122的拐角腔體109組合以形成2x2饋電縫隙129,并且彼此鄰近的每個(gè)區(qū)段對(duì)122的抽頭腔體111 一起形成2x2功率分配器腔體131。外圍饋電抽頭130插入到2x2饋電縫隙129中,其設(shè)置有通過(guò)其間的至少一個(gè)外圍波導(dǎo)117而耦合到中心功率分配器抽頭135的輸入饋電10,中心功率分配器抽頭135設(shè)置在每個(gè)2x2功率分配器腔體131中。中心功率分配器抽頭135通過(guò)其間的中心波導(dǎo)115耦合到饋電功率分配器抽頭133,饋電功率分配器抽頭133設(shè)置在每個(gè)區(qū)段對(duì)122的每個(gè)饋電縫隙107中。饋電功率分配器抽頭133通過(guò)饋電波導(dǎo)119耦合到每個(gè)區(qū)段對(duì)122的輸出端口 20。因此,在輸入饋電10處提供的信號(hào)被分配到相應(yīng)的區(qū)段抽頭121的組合的六十四個(gè)輸出端口 20中的每一個(gè)。
[0056]可以利用區(qū)段對(duì)122形成甚至更大的波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)5,例如,通過(guò)將十六個(gè)區(qū)段對(duì)122互相連接為邊對(duì)邊矩陣,從而形成大體為平面的4x4模塊化區(qū)段,例如如圖22所示。將連同將四個(gè)如上所述的2x2模塊化區(qū)段127分組一起,來(lái)描述4x4模塊化區(qū)段137的細(xì)節(jié)以及形成4x4模塊化區(qū)段137的波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)5的相互連接的細(xì)節(jié)。區(qū)段對(duì)122的大體上平面的4x4矩陣具有4x4饋電縫隙139,4x4饋電縫隙139由在4x4模塊化區(qū)段137的中心處的區(qū)段對(duì)122的組合的拐角腔體109進(jìn)行限定。臨近4x4模塊化區(qū)段137的中心的區(qū)段對(duì)122的抽頭腔體111組合以形成旁路腔體141,并且臨近旁路腔體141且與4x4饋電縫隙139成一線的區(qū)段對(duì)122的拐角腔體109形成4x4功率分配器腔體143。
[0057]具有輸入饋電10的外圍饋電抽頭130位于4x4饋電縫隙139之內(nèi)。外圍饋電抽頭130通過(guò)其間的至少一個(gè)外圍波導(dǎo)117耦合到設(shè)置在每個(gè)旁路腔體141中的旁路抽頭145 (參見(jiàn)圖20)。外圍功率分配器抽頭151位于每個(gè)4x4功率分配器腔體143中;外圍功率分配器抽頭151通過(guò)其間的至少一個(gè)外圍波導(dǎo)117耦合到各自的旁路抽頭145。
[0058]在每個(gè)2x2模塊化區(qū)段127的中心處的每個(gè)區(qū)段對(duì)122的拐角腔體109組合以形成2x2饋電縫隙129,并且在每個(gè)2x2模塊化區(qū)段127中彼此鄰近的每個(gè)區(qū)段對(duì)122的抽頭腔體111 一起形成2x2功率分配器腔體131。
[0059]另一個(gè)外圍功率分配器抽頭151設(shè)置在每個(gè)2x2饋電縫隙129中,通過(guò)其間的外圍波導(dǎo)117與4x4功率分配器腔體143的外圍功率分配器抽頭151耦合。2x2饋電縫隙129的外圍功率分配器抽頭151通過(guò)其間的至少一個(gè)外圍波導(dǎo)117而耦合到位于2x2功率分配器腔體中的中心功率分配器抽頭135。中心功率分配器抽頭135各自分別通過(guò)其間的中心波導(dǎo)115耦合到設(shè)置在每個(gè)2x2功率分配器腔體131中的饋電功率分配器抽頭133。饋電功率分配器抽頭133通過(guò)其間的饋電波導(dǎo)119耦合到每個(gè)區(qū)段對(duì)122的輸出端口 20。因此,在輸入饋電10提供的信號(hào)被分配到相應(yīng)的區(qū)段抽頭121的組合的256個(gè)輸出端口 20中的每一個(gè)。
[0060]可以通過(guò)沿著區(qū)段對(duì)122的外圍設(shè)置保留特征153,來(lái)簡(jiǎn)化區(qū)段對(duì)122彼此(和/或與相鄰設(shè)備、和/或與附加層)的精確對(duì)準(zhǔn)和/或機(jī)械地相互連接。例如如圖11和12所示,保留特征153可以設(shè)置作為互補(bǔ)的突出部155和槽157,其能夠彼此和/或與設(shè)置在周?chē)?比如框架和/或天線罩)中的相應(yīng)的突出部和槽咬合在一起地相互連接。
[0061]本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到,選擇饋電、功率分配器和/或旁路抽頭以沿著每個(gè)具有相同的可用波導(dǎo)通道陣列的區(qū)段對(duì)122相互連接波導(dǎo)路徑,使得能夠在饋電縫隙107和每個(gè)輸出端口 20之間生成具有大體上相等長(zhǎng)度的波導(dǎo)路徑。因此,可以避免由輸入信號(hào)到每個(gè)輸出端口 20的劃分而產(chǎn)生的相位和/或信號(hào)強(qiáng)度誤差。
[0062]區(qū)段對(duì)122的使用可以顯著簡(jiǎn)化平板天線I的制造要求。例如可以通過(guò)機(jī)械加工、壓鑄和/或注塑而形成區(qū)段基底103和區(qū)段抽頭121。聚合物材料機(jī)械加工的和/或注塑的區(qū)段基底103和/或區(qū)段抽頭121可以被金屬化或金屬涂覆。
[0063]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識(shí)到,通用區(qū)段基底103和/或區(qū)段抽頭121的制造可以降低對(duì)一系列平板天線的重復(fù)工具加工和質(zhì)量控制的要求。在應(yīng)用機(jī)械加工的情況下,可以通過(guò)較小塊的庫(kù)存材料形成區(qū)段對(duì)122,降低材料成本和使機(jī)械加工工具能夠有更小的所需運(yùn)動(dòng)范圍。在應(yīng)用通過(guò)壓鑄和/或注塑的制造的情況下,模具尺寸和模具的復(fù)雜度可以降低。另外,利用對(duì)模具和/或模子的更低的要求,改進(jìn)了分離特征,其可以降低針對(duì)模具制定要求所需的折中。在將另外的金屬涂層和/或金屬化步驟應(yīng)用到(例如)聚合物注塑的基底組件的情況下,其可以通過(guò)應(yīng)用到較小的總面積而同樣地被簡(jiǎn)化。
[0064]從前文中,很顯然本發(fā)明給本領(lǐng)域帶來(lái)模塊化饋電網(wǎng)絡(luò),其可用于,例如,具有減小的橫截面的高性能平板天線的波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)5,該波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)是牢固的、輕量的并且可以以高水平的精度重復(fù)地成本高效地進(jìn)行制造。另外,利用區(qū)段對(duì)122以形成波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)5可以使單個(gè)區(qū)段基底103和/或區(qū)段頂部121的制造能夠成本高效并且具有改進(jìn)的精度。在通過(guò)壓鑄或注塑而形成區(qū)段對(duì)122的情況下,一系列天線的制造所需的單個(gè)模具和/或模子得以簡(jiǎn)化,并且其降低的尺寸可以簡(jiǎn)化模分離,并因此降低波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)特征的制定需求,改進(jìn)波導(dǎo)的橫截面以及從而改建整體電氣性能。
[0065]構(gòu)件的列表
[0066]I平板陣列天線
[0067]5波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)
[0068]10輸入饋電
[0069]15主耦合腔體
[0070]20輸出端口
[0071]25喇叭輻射器
[0072]30 第一側(cè)
[0073]35輸入層
[0074]40層側(cè)壁
[0075]45第一中間層
[0076]50 第二側(cè)
[0077]55T型功率分配器[0078]60波導(dǎo)側(cè)壁
[0079]65表面特征
[0080]70 接縫
[0081]75輸出層
[0082]80 側(cè)壁
[0083]85調(diào)諧特征
[0084]90 隔壁
[0085]95 凹槽
[0086]103區(qū)段基底
[0087]107饋電縫隙
[0088]109拐角腔體
[0089]111抽頭腔體
[0090]115中心波導(dǎo)
[0091]117外圍波導(dǎo)
[0092]119饋電波導(dǎo)
[0093]121區(qū)段頂部
[0094]122區(qū)段對(duì)
[0095]123饋電抽頭
[0096]1272x2模塊化區(qū)段
[0097]1292x2饋電縫隙
[0098]130外圍饋電抽頭
[0099]1312x2功率分配器腔體
[0100]133饋電功率分配器抽頭
[0101]135中心功率分配器抽頭
[0102]1374x4模塊化區(qū)段
[0103]1394x4饋電縫隙
[0104]141旁路腔體
[0105]1434x4功率分配器腔體
[0106]145旁路抽頭
[0107]151外圍功率分配器抽頭
[0108]153保留特征
[0109]155突出部
[0110]157 槽
[0111]在前文描述參考中的材料、比率、整數(shù)或部件具有已知的等同物的情況下,如果單獨(dú)設(shè)置的話,這樣的等同物被并入到本文中。
[0112]雖然本發(fā)明通過(guò)其實(shí)施方案的描述進(jìn)行顯示,以及雖然實(shí)施方案已經(jīng)進(jìn)行了相當(dāng)細(xì)節(jié)的描述,但 申請(qǐng)人:的意圖不是將當(dāng)前權(quán)利要求的范圍限制或者以任何方式限定為這樣的細(xì)節(jié)。額外的優(yōu)點(diǎn)和修改對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是相當(dāng)明顯的。因此,本發(fā)明在其擴(kuò)展的方面中并不受限于具體細(xì)節(jié)、代表性的裝置、方法,以及顯示的和描述的說(shuō)明性示例。因此,裝置可以根據(jù)這樣的細(xì)節(jié)制造,而不脫離 申請(qǐng)人:的一般發(fā)明概念的精神或范圍。而且,應(yīng)當(dāng)理解,可以對(duì)其做出改進(jìn)和/或修改而不脫離如所附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍或精神。
【權(quán)利要求】
1.一種模塊化饋電網(wǎng)絡(luò),包括: 大體上矩形的區(qū)段基底,所述區(qū)段基底設(shè)置有饋電縫隙、在每個(gè)拐角處的拐角腔體和在兩個(gè)相對(duì)側(cè)中的每一個(gè)的中間部分處的抽頭腔體;以及 設(shè)置有多個(gè)輸出端口的區(qū)段頂部,所述區(qū)段頂部被設(shè)置為位于所述區(qū)段基底的第一側(cè)上以形成區(qū)段對(duì); 在所述第一側(cè)上,所述區(qū)段基底在所述饋電縫隙和所述抽頭腔體之間設(shè)置有中心波導(dǎo); 在所述第一側(cè)上,所述區(qū)段基底在彼此鄰近的每個(gè)拐角腔體之間設(shè)置有外圍波導(dǎo); 所述區(qū)段基底在所述饋電縫隙和所述輸出端口之間設(shè)置有饋電波導(dǎo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化饋電網(wǎng)絡(luò),其中所述饋電縫隙和每個(gè)所述輸出端口之間的路徑具有大體上相等的長(zhǎng)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化饋電網(wǎng)絡(luò),進(jìn)一步包括保留特征,所述保留特征設(shè)置在所述區(qū)段對(duì)的外圍上;所述保留特征的尺寸被設(shè)計(jì)為將所述區(qū)段對(duì)邊對(duì)邊地機(jī)械耦合到另外的區(qū)段對(duì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化饋電網(wǎng)絡(luò),其中所述區(qū)段頂部設(shè)置有鏡像波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò);所述鏡像波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)提供所述區(qū)段基底的中心波導(dǎo)、外圍波導(dǎo)和饋電波導(dǎo)中的每一個(gè)的另一半。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化饋電網(wǎng)絡(luò),其中所述區(qū)段頂部為平板陣列天線的第一中間層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化饋電網(wǎng)絡(luò),其中所述區(qū)段頂部為平板陣列天線的輸出層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化饋電網(wǎng)絡(luò),其中存在邊對(duì)邊布置的四個(gè)區(qū)段對(duì)以形成大體上平面的2x2模塊化區(qū)段。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的模塊化饋電網(wǎng)絡(luò),其中在所述2x2模塊化區(qū)段的中心處的每個(gè)區(qū)段對(duì)的拐角腔體組合以形成2x2饋電縫隙; 彼此鄰近的每個(gè)區(qū)段對(duì)的抽頭腔體一起形成2x2功率分配器腔體; 外圍饋電抽頭設(shè)置在所述2x2饋電縫隙中;所述外圍饋電抽頭設(shè)置有通過(guò)其間的至少一個(gè)外圍波導(dǎo)耦合到饋電功率分配器抽頭的輸入饋電,所述饋電功率分配器抽頭設(shè)置在每個(gè)2x2功率分配器腔體中; 饋電功率分配器抽頭通過(guò)其間的中心波導(dǎo)耦合到設(shè)置在每個(gè)區(qū)段對(duì)的每個(gè)饋電縫隙中的中心功率分配器抽頭; 所述中心功率分配器抽頭通過(guò)所述饋電波導(dǎo)耦合到每個(gè)區(qū)段對(duì)的輸出端口。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的模塊化饋電網(wǎng)絡(luò),其中存在邊對(duì)邊布置的四個(gè)2x2模塊化區(qū)段以形成大體上平面的4x4模塊化區(qū)段。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的模塊化饋電網(wǎng)絡(luò),其中在所述4x4模塊化區(qū)段的中心處的每個(gè)區(qū)段對(duì)的拐角腔體組合以形成4x4饋電縫隙; 鄰近所述4x4模塊化區(qū)段的中心的區(qū)段對(duì)的抽頭腔體組合以形成旁路腔體; 所述區(qū)段對(duì)的拐角腔體鄰近所述旁路腔體并且與所述4x4饋電縫隙成一線以形成4x4功率分配器腔體;在 每個(gè)2x2模塊化區(qū)段的中心處的每個(gè)區(qū)段對(duì)的拐角腔體組合以形成2x2饋電縫隙;在每個(gè)2x2模塊化區(qū)段中彼此鄰近的每個(gè)區(qū)段對(duì)的抽頭腔體一起形成2x2功率分配器腔體; 外圍饋電抽頭設(shè)置在所述4x4饋電縫隙中;所述外圍饋電抽頭設(shè)置有通過(guò)其間的至少一個(gè)外圍波導(dǎo)耦合到設(shè)置在每個(gè)旁路腔體中的旁路抽頭的輸入饋電; 外圍功率分配器抽頭設(shè)置在4x4功率分配器腔體和2x2功率分配器腔體的每一個(gè)中;所述4x4功率分配器腔體的外圍功率分配器抽頭通過(guò)其間的至少一個(gè)外圍波導(dǎo)耦合到所述旁路抽頭; 所述4x4功率分配器腔體的外圍功率分配器抽頭通過(guò)其間的至少一個(gè)外圍波導(dǎo)耦合到所述2x2饋電縫隙的外圍功率分配器抽頭; 2x2饋電縫隙抽頭的外圍功率分配器抽頭通過(guò)其間的外圍波導(dǎo)耦合到設(shè)置在每個(gè)2x2功率分配器腔體中的中心功率抽頭; 中心功率分配器抽頭通過(guò)其間的中心波導(dǎo)耦合到設(shè)置在每個(gè)區(qū)段對(duì)的每個(gè)饋電縫隙中的饋電功率分配器抽頭; 所述中心饋電抽頭通過(guò)其間的饋電波導(dǎo)耦合到每個(gè)區(qū)段對(duì)的輸出端口。
11.一種用于制造模塊化饋電網(wǎng)絡(luò)的方法,包括: 形成設(shè)置有饋電縫隙的大體上矩形的區(qū)段基底、在所述區(qū)段基底的每個(gè)拐角處的拐角腔體、以及設(shè)置在所述區(qū)段基底的兩個(gè)相對(duì)側(cè)中的每一個(gè)的中間部分處的所述區(qū)段基底的抽頭腔體;以及 形成設(shè)置有多個(gè)輸出端口的區(qū)段頂部;以及 將所述區(qū)段頂部放置于所述區(qū)段基底的第一側(cè)上以形成區(qū)段對(duì); 在所述第一側(cè)上,所述區(qū)段基底在所述饋電縫隙和所述抽頭腔體之間設(shè)置有中心波導(dǎo); 在所述第一側(cè)上,所述區(qū)段基底在彼此鄰近的每個(gè)拐角腔體之間設(shè)置有外圍波導(dǎo); 所述區(qū)段基底在所述饋電縫隙和所述輸出端口之間設(shè)置有饋電波導(dǎo)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法,其中在所述饋電縫隙和每個(gè)所述輸出端口之間的波導(dǎo)路徑具有大體上相等的長(zhǎng)度。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法,進(jìn)一步包括在所述區(qū)段對(duì)的外圍上設(shè)置保留特征;所述保留特征的尺寸被設(shè)計(jì)為將所述區(qū)段對(duì)邊對(duì)邊地機(jī)械耦合到另外的區(qū)段對(duì)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法,其中所述區(qū)段頂部設(shè)置有鏡像波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò);所述鏡像波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)提供所述區(qū)段基底的中心波導(dǎo)、外圍波導(dǎo)和饋電波導(dǎo)中的每一個(gè)的另一半。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法,其中所述區(qū)段頂部為平板陣列天線的第一中間層。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法,其中所述區(qū)段頂部為平板陣列天線的輸出層。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法,其中所述區(qū)段基底通過(guò)注塑形成。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法,其中所述區(qū)段基底通過(guò)壓鑄形成。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法,進(jìn)一步包括邊對(duì)邊地布置四個(gè)區(qū)段對(duì)以形成大體上平面的2x2模塊化區(qū)段的步驟。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法,進(jìn)一步包括邊對(duì)邊地布置四個(gè)2x2模塊化區(qū)段以形成大體上平面的4x4模塊化區(qū)段的步驟。
【文檔編號(hào)】H01Q1/46GK103918128SQ201280055060
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月16日
【發(fā)明者】C·比安科托, C·希爾斯, A·湯姆森 申請(qǐng)人:安德魯有限責(zé)任公司
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