用于線性天線陣列的集成帶狀線饋送網絡的制作方法
【專利說明】用于線性天線陣列的集成帶狀線饋送網絡
【背景技術】
[0001] 在諸如在局域增強系統(tǒng)（LAAS)和陸基增強系統(tǒng)（GBAS)中使用的地面參考天線的 已知系統(tǒng)中，饋送網絡板在其自己獨立箱體中一般保持在天線外側。饋送網絡然后通過特 定長度的RF電纜連接到每個天線元件以對每個天線元件維持相同的相位延遲。
[0002]LAAS/GBAS天線陣列的一些當前實施方式包括若干個寄生元件。這增加了這樣的 設計的成本和復雜性。用于這樣的天線陣列的饋送網絡難以生產且大多數的饋送網絡要求 復雜的驅動板和多個相位穩(wěn)定電纜以維持可接受的相位穩(wěn)定性。一些當前的饋送網絡使用 微波傳輸帶線和帶狀線，但是對兩種方式共有的問題持續(xù)存在。這些問題包括為隔離強和 弱的信號而對饋送網絡中的足夠空間的需要；將饋送網絡耦合到實際的饋送線；以及對復 雜組裝過程的需要。

【發(fā)明內容】

[0003] 用于線性天線陣列的集成帶狀線饋送網絡的實施例包括耦合到線性天線陣列的 配電網絡；耦合到配電網絡的饋送信號輸入/輸出組件；其中輸入/輸出組件接收饋送信 號且將饋送信號進行分裂以通過配電網絡分發(fā)到線性天線陣列的多個天線元件。該集成帶 狀線饋送網絡被配置為集成在線性天線陣列的支持體中，其中該支持體在結構上支持線性 天線陣列。
【附圖說明】
[0004] 要理解的是，附圖僅描繪示例性實施例且不限制本發(fā)明的范圍，示例性實施例將 以附加的特定性和細節(jié)通過使用附圖而被描述，其中： 圖IA是根據一個實施例的饋送網絡和天線陣列的高級功能框圖； 圖IB是根據一個實施例的饋送網絡的示意圖； 圖2A是圖示了根據一個實施例的具有圓輻射元件的3-間格（bay)模型的圖； 圖2B是圖示了根據一個實施例的具有帶有集成帶狀線的圓輻射元件的3-間格模型的 透視圖的圖； 圖3是圖示了通過集成帶狀線饋送網絡將信號饋送到線性天線陣列的示例性方法的 示例性流程圖。
[0005] 根據普通實踐，各種描述的特征不是按比例繪制的而是被繪制成強調與示例性實 施例有關的特定特征。
【具體實施方式】
[0006] 在隨后的詳細描述中，參考了形成其一部分的附圖，并且其中通過圖示特定說明 性實施例的方式示出附圖。但是，還應理解的是其他實施例可被利用且可進行邏輯、機械和 電氣的改變。此外，在繪制的附圖和說明書中呈現(xiàn)的方法不應解釋成限制各個步驟可被執(zhí) 行的順序。隨后的詳細描述因此不是在限制意義上做出的。
[0007] 這里所描述的實施例涉及用于對具有集成帶狀線饋送網絡的線性天線陣列進行 饋送的裝置和方法。在本上下文中合并了用于在天線結構內進行集成的裝置。集成的帶狀 線饋送網絡在通過電氣和機械連接被集成到天線結構中的同時提供穩(wěn)定饋送相位。對帶狀 線饋送網絡進行集成允許饋送網絡耦合到線性天線陣列而不需要匹配長度的同軸電纜。這 顯著地降低了饋送網絡實現(xiàn)的尺寸要求，允許饋送網絡被集成到線性天線陣列本身中。在 一些實施例中，從饋送網絡到天線元件，可用較短長度的同軸電纜來制作電氣連接。參考附 圖描述了所要求保護的主題，其中相同的參考標記用于通篇指代相同的元件。
[0008] 圖IA圖示了根據一個實施例的線性天線陣列和集成帶狀線饋送網絡系統(tǒng)100的 高級功能框圖。系統(tǒng)1〇〇包括集成帶狀線饋送網絡110,其對天線陣列170進行饋送。該饋 送網絡110包括饋送輸入/輸出組件150,其接收饋送信號且初始地通過配電單元將該信號 分裂到三個輸出信道中，配電單元諸如是標準的雙向功率分配器，如Wilkinson功率分配 器。該例子中的三個信道之一直接連接到饋送網絡110的輸出信道155-6,其提供來自饋送 輸入/輸出組件150的最強的饋送信號。在本例子中，該輸出信道直接對天線陣列170的 中央天線元件135進行饋送。剩余的兩個輸出信道通過配電網絡160對天線陣列的左側和 右側進行饋送。
[0009] 圖IB圖示了饋送網絡110的一個實施例的電路。饋送網絡包括饋送輸入/輸出 組件150和配電網絡160。
[0010] 利用標準的定向耦合器，當與直通端口相比時，耦合端口具有90度的相位差。標 準的定向耦合器可以在帶狀線中使用耦合的四分之一波的帶狀線而被實現(xiàn)。輸入信號在直 接連接到輸入端口的直通端口處不經歷相位改變。耦合端口提供來自直通端口的具有90 度超前相位的信號。未使用的端口是隔離端口。標準的定向耦合器用于不平衡的配電(對 于較弱的信道而言小于-IOdB)。
[0011] 相位延遲單元用于一些信道中以抵消與其他信道相比由短的饋送線所引起的相 位超前。相位延遲單元應當能夠在低的插入損耗和低的VSWR的情況下被重復使用。
[0012] 在這個實施例中，饋送輸入/輸出組件150包括兩個雙向功率分配器101和102， 以創(chuàng)建三個輸出信道。利用雙向功率分配器101和102,相應功率分配器的兩個端口的輸出 典型地大致具有相同的相位。在Wilkinson功率分配器中，輸入被親合到兩個平行的未親 合的四分之一波傳輸線。每個四分之一波線的輸出以等于兩倍的系統(tǒng)阻抗的負載而截止。 輸入和輸出阻抗相等。系統(tǒng)的線阻抗等于系統(tǒng)阻抗乘以2的平方根(、2)。功率分配器用于 被平衡或僅僅稍微不平衡的配電(例如對于較弱信道的OdB到-10dB)。
[0013] 功率分配器101將輸入信號分裂到兩個輸出信道中。來自功率分配器101的一個 輸出耦合到第二功率分配器102且另一個輸出直接耦合到中央天線元件135,使得到天線 元件135的信號具有最強的能量分布。耦合到中央天線元件135的輸出信道到具有線長度 "L"，其被預先選擇使得與其他饋送信道一致的饋送相位被維持。功率分配器102還將從 功率分配器101接收的輸出劃分到另外兩個信號信道中，一個用于左側配電網絡，由向中 央天線元件135的左邊的天線元件提供信號的網絡所定義，且一個用于右側配電網絡，由 向中央天線元件135的右邊的天線元件提供信號的網絡所定義。用于左側配電網絡的輸出 信道耦合到功率分配器103。來自功率分配器103的兩個輸出耦合到定向耦合器111和相 位延遲單元121。相位延遲單元，諸如相位延遲單元121，在一些信道中用于抵消與其他信 道相比由于短的饋送線而引起的相位超前。相位延遲單元應當能夠在低的插入損耗和低的VSWR的情況下被重復使用。
[0014] 定向耦合器111可用傳統(tǒng)定向耦合器來實現(xiàn)。傳統(tǒng)定向耦合器包括耦合端口和直 通端口。利用定向耦合器，與直通端口相比，耦合端口具有90度的相位差。標準的定向耦 合器可以在帶狀線中使用耦合的四分之一波的帶狀線而被實現(xiàn)。輸入信號在直接連接到輸 入端口的直通端口處不經歷相位改變。耦合端口提供來自直通端口的具有90度超前相位 的信號。未使用的端口是隔離端口。標準的定向耦合器典型地用于不平衡的配電(對于較 弱的信道而言小于-IOdB)。
[0015] 定向耦合器111的直通端口連接到功率分配器107且耦合的輸出被連接到相位延 遲單元123。功率分配器107的輸出對天線元件130和131進行饋送。來自定向親合器111 的耦合端口的信號被連接到相位延遲單元123,相位延遲單元123調整相位，使得其具有相 對于在天線元件130和131處的信號的+90度的相位差。在該實施例中，相位延遲單元123 針對到天線元件130和131以及天線元件132的信號路徑的線長度的變化而調整相位。為 了針對天線元件132的+90度的相位超前進行調整，天線元件132在空間上相對于信號傳 播的方向逆時針旋轉90度。相位延遲單元121用于調整去往天線元件133和134的信號 的相位，使得它們與天線元件130、131和132處的饋送信號同相。接著，信號由功率分配器 105分裂，功率分配器105接著將信號饋送到天線元件133和134。從功率分配器107的輸 出處起的線Ll和L2的長度在本例中大致相等，以有助于使到天線元件133和134的信號 維持同相，即L1=L2。從功率分配器105的輸出處起的線L3和L4的長度也彼此大致相等， 以便有助于使來自功率分配器105的信號輸出維持彼此同相，即L3=L4。
[0016] 對于右側配電網絡，以上描述的電路被鏡像。用于右側配電網絡的功率分配器102 的輸出信道耦合到功率分配器104。來自功率分配器104的兩個輸出之一耦合到定向耦合 器112且另一個輸出耦合到相位延遲單元122。定向耦合器112的直通端口連接到功率分 配器108且耦合端口的輸出連接到相位延遲單元124。功率分配器108的輸出分別對天線 元件139和140進行饋送。來自定向親合器112的親合端口的信號連接到相位延遲單元 124,相位延遲單元124調整相位使得其具有相對于在天線元件139和140處的信號+90度 的相位差。為了針對這個90度的相位超前進行調整，天線元件138在空間上相對于信號傳 播的方向逆時針旋轉90度。
[0017] 相位延遲單元122用于調整去往天線元件136和137的信號的相位，使得它們與 天線元件138、139和140處的饋送信號同相。接著，由相位延遲單元122輸出的信號由功 率分配器106分裂，功率分配器106接著將信號饋送到天線元件136和137。從功率分配器 108的輸出處起的線Ll和L2的長度在本實施例中相等，以有助于使來自功率分配器108的 信