專利名稱：天線系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的一種天線系統(tǒng)。
一般而言，接收頻率高于幾百兆赫，即對應(yīng)于波長小于約50厘米的無線電頻率信號要借助于一拋物面反射器及位于該反射器焦點的一饋源。
已經(jīng)公知還可以采用其它類似拋物面反射器的聚焦機構(gòu)，例如介質(zhì)透鏡。采用介質(zhì)透鏡的天線系統(tǒng)，例如龍伯(Luneburg)型或均勻型透鏡的例子已見于國際專利公報WO 92/13373，其中這種透鏡配合一螺旋天線使用。
公知的幾種饋源，例如饋電喇叭和螺旋天線，需要波導(dǎo)或同軸線用來將接收的信號傳送到相應(yīng)的電子部件，例如低噪聲模塊(LNB)。這種采用波導(dǎo)的方式體積大而且非常復(fù)雜。由于它采用了兩種技術(shù)，即用于傳輸?shù)牟▽?dǎo)和用于低噪聲模塊LNB的微帶，因此相當(dāng)昂貴。
還已公知，文獻(xiàn)“用于反射器饋源的微帶陣列(P.S.Hall etal.，第14屆歐洲微波會議(Liege)會議文集，September 10-13，1984；Pages 631-636)采用一種通用微帶“補丁”(Patch)的小陣列作為用于僅一個極化和一相對較窄的頻帶寬度的天線饋源。
從例如“天線工程手冊”(“ANTENNA ENGINEERING HANDBOOK”，second edition，R.C.Johnson et al.，McGraw-Hill Book Company，1989；Chapter 8)還可知道可采用縫隙天線。這種天線可以具有矩形，圓形或類似的形狀。
本發(fā)明的目的是提供一種天線系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有如介質(zhì)透鏡天線或拋物面反射器的聚焦構(gòu)件，以及重量輕且緊湊的饋源，該饋源可以直接與后置電子部件例如低噪聲模塊(LNB)構(gòu)成一體。
該目的是根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線系統(tǒng)實現(xiàn)的。進(jìn)一步的改進(jìn)由附屬權(quán)利要求給出。
根據(jù)本發(fā)明，用來接收無線電信號，特別是微波信號的天線單元是縫隙天線，并與電子構(gòu)件處于同一塊線路板上，這些電子部件用來處理由天線單元接收的信號。
本發(fā)明與已有的微帶陣列比較具有這樣的優(yōu)點來自饋源電路的模式干擾小，而且由于尺寸小及元件減少而可以使饋源更好地集總。
最好是將所述天線單元設(shè)計成環(huán)形縫隙形狀。這樣設(shè)計的優(yōu)點是獲得較好的極化隔離和較寬的頻帶寬度范圍。
在本發(fā)明的一個改進(jìn)中，該縫隙天線在后置電子構(gòu)件的線路板的背面上蝕刻而成。該背面在天線區(qū)域之外的部分可以作為接地導(dǎo)體。
本發(fā)明的其它特征、優(yōu)點和細(xì)節(jié)將借助于附圖的實施例解釋。附圖中

圖1示出了采用拋物面反射器的第一個實施例；圖2示出了采用龍伯(Luneburg)透鏡的設(shè)計；圖3示出了用于圖1和圖2的饋源的細(xì)節(jié)；圖4-8示出了可用于圖1和圖2的實施例的饋源的不同實施例。
圖1示出了一個拋物面反射器10，它將一入射輻射11聚焦在一焦點10a，該焦點10a處設(shè)有一低噪聲模塊(LNB)12，該低噪聲模塊包括一殼體14和一線路板13。該LNB 12包括一集成饋源，也可以稱為初級輻射器，該饋源在后面將借助圖3-8進(jìn)一步詳述。該LNB 12輸出信號，一般為一中頻(IF)信號至由圖中方框9表示的廣插接收機，該接收機處理所述信號，從而可獲得相應(yīng)的音頻、視頻和/或數(shù)據(jù)信號，供給用戶或其它控制部件。
在圖2中，一半圓龍伯(Luneberg)透鏡20用作聚焦，將入射輻射11聚焦在焦點20a。透鏡20的折射率使焦點20a位于透鏡表面外側(cè)并接近表面的位置上。
線路板13詳示于圖3，包括圖3a和3b，圖3a是沿圖3b的A-A線剖取的線路板13的側(cè)視圖，而圖3b是線路板13的頂視圖。在線路板下側(cè)設(shè)有金屬面15，可以例如連接至地。在該接地面15內(nèi)設(shè)有一圓形縫隙16，可通過蝕刻制成，并作為用于聚焦在焦點10a的輻射的一環(huán)形縫隙天線。在線路板13的上側(cè)13b設(shè)有微帶線17及一短線17a，接收某一極化方向的信號例如水平極化。為接收與該信號正交的另一極化信號，設(shè)有另一微帶線18及一相應(yīng)的短線18a。微帶線17、18將其信號傳輸?shù)絃NB 12的后置電子部件的相應(yīng)輸入端。這些電子部件置于該板13的上側(cè)，但由于是公知的而來在圖中示出。
短線17a、18a的尺寸和形狀經(jīng)過最優(yōu)化以獲得寬的頻帶寬度和正交極化之間的較好隔離。
在圖1和2的實施例中，線路板13設(shè)計成其寬邊朝向反射器10或繞透鏡20的中心，并且板下側(cè)13a比板上側(cè)13b更靠近反射器10或透鏡20。
應(yīng)該指出，也可以設(shè)置成板上側(cè)13b比板下側(cè)13a更靠近反射器10或透鏡20，但這可能造成模式干擾并且使外殼14的構(gòu)造更困難。
由該圓形縫隙16產(chǎn)生的輻射以及由聚焦的電磁波11激發(fā)的輻射是雙向的，在該線路板13的寬邊兩側(cè)有兩個極大點。為獲得單向輻射波束，在圖4所示的實施例中設(shè)置了一背部封閉金屬腔。該金屬板30有一腳31，與環(huán)19保持電接觸，另一腳32的底部有一絕緣層33以避免金屬板30與微帶線17間的電接觸。所述金屬腳31，32與金屬板30在水平方向連接構(gòu)成一金屬腔，其距線路板上側(cè)13b的高度H約為L/4，這里L(fēng)為接收的輻射波波長。應(yīng)指出圖4的尺寸只是為更清楚地解釋本實施例。實際上線路板13及微帶線17、18、19等的厚度比高度H小得多。這就是說，圓形縫隙與點A之間的距離也接近于L/4。
由該圓形縫隙16輻射的波的極化原本為線性的。圖5所示的實施例適合于接收圓極化。所以可以采用混合耦合器40。在某一輸出端41可獲得某一圓極化，例如右旋圓極化(RHCP)，而在另一輸出端42可獲得另一圓極化，例如左旋圓極化(LHCP)。
圖6示出了接收圓極化信號的另一實施例。某一微擾段50和另一微擾段51分別設(shè)在與饋線(微帶線)17的軸成+45°和+225°角處。這些微擾段50、51位于板下側(cè)13a，并相當(dāng)于圓形縫隙16的一個畸變。通過這些微擾段50、51，在線17上實現(xiàn)右旋圓極化RHCP。相對于饋線(微帶線)18的軸，該微擾段50、51分別設(shè)在與之成-45°和-225°角處。從而在線18上實現(xiàn)LHCP的接收。
圖7包括圖7a和7b，圖7b是該線路板13的頂視圖，圖7a是圖7b沿A-A線剖取的剖視圖，它們共同示出了一實施例，以可能達(dá)到所述聚焦構(gòu)件10或20的特定輻射程度。幾個圓形縫隙例如圖7中示出的4個縫隙16a、16b、16c和16d組成一小陣列，以特定方式排列，配以適當(dāng)?shù)墓β史峙渚€路，從而獲得更寬的頻帶寬度和更高的極化特性。在這種情況下，可采用共用金屬腔30′而不用分立腔。這樣就允許元件間隔更近，使用時具有更寬的聚焦天線參數(shù)，例如聚焦構(gòu)件10、20的焦距F與直徑D的比為F/D。
F/D越小，饋源離該聚焦構(gòu)件越近，所需的提供輻射的饋電波束寬度越寬。
其它參數(shù)也是同樣道理。
獲得特定輻射的另一種解決方案是以具有球形、圓柱形、平面形或其它形狀的介質(zhì)透鏡蓋住輻射單元，保持饋源有很小的截面。這種方法已見于文獻(xiàn)“具有球形介質(zhì)覆層的微帶“補丁”陣列”(C.M.Hall et al.，Published on Pages 89-93 of the book“Advan-ced Antenna Technology”，Vol.2，MICROWAVE EXHIBITIONS &PUBLISHERS，1987(ISBN 094682195X))。所以這里不再贅述。
所述的實施例可以做出各種變動，包括-縫隙16、16a……可以不用圓形而用其它各種合適的形狀，例如圖8所述的各種形狀。
-殼體可采用各種適合于接收波11通過的材料，另外也可以在縫隙16區(qū)域設(shè)一孔。
-該線路板可設(shè)置在封閉波導(dǎo)的端部，波導(dǎo)端部和線路板端部的距離約為L/4。
權(quán)利要求
1.一種天線系統(tǒng)，其具有聚焦構(gòu)件(10、20)和饋源(12)，其牲特征在于，該饋源(12)包括一電路板(13)，該板(13)上設(shè)有一縫隙天線(16)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，該縫隙(16)設(shè)在該電路板(13)的背面(13a)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)一混合耦合器(40)，用來接收正交的圓極化信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)兩微擾段(50、51)，用來接收圓極化的信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)一腔(30)，使輻射集中到一個方向。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，至少一部分低噪聲模塊的電子部件設(shè)在該電路板13上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，構(gòu)件(17a、18a)在該電路板(13)上的設(shè)置使得可以同時接收正交極化信號(水平線性，豎直線性，RHCP，LHCP)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，該縫隙天線(16)設(shè)計成圓形縫隙或圓形縫隙陣列(16a、16b、16c、16d)。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種用于微波天線系統(tǒng)的饋源，它可以與電子部件一起被集成在一普通線路板上，根據(jù)本發(fā)明縫隙天線，最好是制成圓形縫隙(16)，被設(shè)于所示線路板(13)上。該縫隙可以在線路板背側(cè)(13a)即板(13)的接地面(15)上蝕刻而成。本發(fā)明的這種天線系統(tǒng)可用于接收DBS信號。
文檔編號H01Q13/08GK1118636SQ94191319
公開日1996年3月13日 申請日期1994年2月19日 優(yōu)先權(quán)日1993年2月28日
發(fā)明者藤本正弘, 阿利·盧則 申請人:湯姆森多媒體公司