多模复合天线制造技术

公开了一种多模复合天线。该天线包括：至少两个偶极元件，每个偶极元件具有两个臂，信号传输线连接至每个臂；信号传输线在其内延伸的导电管，导电管形成所述信号传输线的屏蔽；以及导电管的延伸部。在一个实施方式中，通过折向自身的导电管来形成延伸部。通过至少一个差模激励能够激励偶极元件，以实现偶极辐射图，并且当由共模激励来激励至少一个偶极元件时，延伸部形成具有单极辐射图的单极元件。通过差模激励和共模激励两者的应用，复合天线能够具有组合的单极辐射图和偶极辐射图。

Multimode composite antenna

A multi-mode composite antenna is disclosed. The antenna includes at least two dipole dipole elements, each element has two arms, the signal transmission line is connected to each arm; a conductive pipe extending in the signal transmission line, shielding tube forming the signal transmission line; and a conductive tube extension. In one embodiment, an extension is formed by a conductive tube folded to itself. Can inspire the dipole element through at least one differential mode excitation, to achieve dipole radiation pattern, and when the common incentive to motivate the at least one dipole element, extension element with the formation of monopolar monopole radiation map. Through the application of differential mode excitation and common mode excitation, the composite antenna can have a combination of monopole radiation pattern and dipole radiation pattern.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2014年1月17日提交的申请号为2014/00363的南非临时专利申请的优先权，通过引用将其并入本文。
本专利技术涉及天线，并且更具体地，涉及多模复合天线。
技术介绍
在多种无线天线应用中，理想的是从各种各样的可能的角度接收或发送信号。然而，天线元件的辐射图是不可能完全全向的，因为总是存在一个方向，天线从该方向比从其优选方向接收的功率更少。对于直线天线(如单极或偶极天线)来说，所述辐射图在导线的方向上为零。为了组合单极和偶极天线，已经进行了各种尝试，以便创建可以发送或从多个方向接收更均匀的功率分布的复合天线。通常，理想的是，创建用于在地平面上的天线的半球辐射图。然而，由于有多个局部最小值，单个单极和偶极的组合不会产生完全半球形的辐射图。此外，单极和偶极的配置通常是个问题，并且由于不能准确地进行配置，之前为组合单极和偶极而做出的许多的尝试是次优的。WO2013109173A1讨论了组合的单极和偶极天线。偶极天线具有位于沿着偶极传输线的非屏蔽部的共模抑制滤波器，从而从非屏蔽传输线创建正交单极元件。虽然本公开内容解决了配置问题，但是所描述的天线需要共模抑制滤波器，以及由此引起的复杂性。甚至当通过差模激励进行驱动时，非屏蔽传输线还可引起杂散干扰。本专利技术旨在至少在一定程度上解决这些以及其它缺点。前面讨论的本专利技术的
技术介绍
仅仅为了便于本专利技术的理解。但是应当理解的是，该讨论不是承认或许可任何所提到的材料是截至本申请的优先权日的本领域的公知常识的一部分。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了一种多模复合天线，包括：至少两个偶极元件，每个偶极元件具有两个臂，信号传输线连接至每个臂，所述偶极元件能够被至少一个差模激励激励，以实现偶极辐射图；导电管，所述信号传输线在所述导电管内延伸，且所述导电管形成所述信号传输线的屏蔽；以及导电管的延伸部，当由共模激励来激励至少一个偶极元件时，延伸部形成具有单极辐射图的单极元件，通过差模激励和共模激励两者的应用，复合天线因此能够具有组合的单极辐射图和偶极辐射图。进一步的特征提供了：所述导电管是正圆柱形导电管，并且通过折向所述圆柱形导电管自身的所述圆柱形管的延伸部形成所述单极元件。在一个实施方式中，所述圆柱形管的延伸部被折向所述圆柱形导电管自身、并且大致平行于所述圆柱形导电管进行延伸，并且所述偶极臂是圆柱形元件。在不同实施方式中，所述圆柱形管的延伸部被折向所述圆柱形导电管自身、并且从所述圆柱形导电屏蔽向外展开，以形成圆锥部分，并且每个偶极臂是由向所述偶极臂的自由端加宽的板材制成，以形成大致扇形偶极臂。进一步的特征提供了：当垂直于所述偶极元件测量时，每个偶极元件的每个臂的长度等于形成所述单极元件的所述导电管的所述延伸部的高度，从而确保所述偶极辐射图和所述单极辐射图发生在相同频率。进一步的特征提供了：所述导电管被连接到地平面，并且每个偶极元件的所述两个臂是大致共线的，并且以相反方向沿着共平面延伸。进一步的特征提供了：所述复合天线包括两个偶极元件，所述两个偶极元件具有垂直于彼此延伸的臂，所述两个偶极元件以及所述单极元件形成在三个互相垂直的方向上延伸的三个辐射元件。进一步的特征提供了：存在四个信号传输线，每个所述信号传输线被连接到所述两个偶极元件的所述臂中的一个，并且被连接到每个偶极元件的一对信号传输线被耦接到具有差模和共模的180度混合耦合器。进一步的特征提供了：所述180度混合耦合器使用四个正交横向电磁激励模式，同时激励所述两个偶极元件。进一步的特征提供了：波束形成权重被应用到四个正交激励模式，从而对复合天线的视场进行电整形。进一步的特征提供了：波束形成权重被应用到四个正交激励模式，使得复合天线的视场范围近似于半球形视场。本专利技术扩展到天线队列，包括以预定的场配置布置的多个前述的多模复合天线。本专利技术进一步扩展到无线电望远镜，包括前述的天线队列，其中，扫描的方向能够通过对复合天线的视场进行电整形来控制，而无需复合天线能够移动。附图说明现在将参考附图说明，仅通过示例的方式来描述本专利技术，在附图说明中：图1A是根据本专利技术第一实施方式的多模复合天线的三维视图；图1B是图1A的天线的俯视图；图1C是图1A的天线的剖视图；图1D是示出具有其四条信号传输线的图1A的天线的一部分的仰视图；图2是示出两个混合耦合器与信号传输线的连接的示意图；图3A至图3D是由偶极元件和单极元件的单独激励引起的远场辐射图；图4A至图4D是用于四个正交横向电磁(TEM)激励模式的激励场分布；图5A至图5D是对应于图4A至4D的激励场分布的远场辐射图；图6A是由混合耦合器中的一个的差模激励所得到的辐射近场分布；图6B是由混合耦合器中的一个的共模激励所得到的辐射近场分布；图7是示出共模激励和差模激励在180度的角度上的远场分布的曲线图；图8是示出当波束形成在半球形视场的每个扫描角度处的最大增益时，在半球形视场上的复合天线的增益的示图；图9是示出当波束形成以确保在半球形视场的近轴对称增益时，在半球形视场上的复合天线的增益的示图；图10A是根据本专利技术的第二实施方式的多模复合天线的三维视图；图10B是图10A的天线的俯视图；图10C是图10A的天线的剖视图；图10D是示出具有四条信号传输线的图10A的天线的一部分的仰视图；图11A是由差模激励引起的图10A的天线的辐射近场分布；图11B是由共模激励引起的图10A的天线的辐射近场分布；图12是根据本专利技术的多模复合天线的阵列的示例性场配置的布局；以及图13是示出当波束形成以确保在半球形视场的近轴对称增益时，半球形视场上的图12的多模复合天线阵列的增益的示图。具体实施方式图1A至图1C示出根据本专利技术第一实施方式的多模复合天线(10)。天线(10)包括第一和第二偶极元件(12、14)，其每一个具有一对在相对的方向上沿着共同平面延伸的共线的臂(12A、12B、14A、14B)。在本实施方式中，该臂是圆柱形的导电元件，并且第一偶极元件(12)的臂(12A、12B)垂直于第二偶极元件(14)的臂(14A、14B)延伸。如在图1D中最清楚地示出，偶极臂的每一个被连接到独立的信号传输线(16A、16B、16C、16D)。四条信号传输线在形成信号传输线的屏蔽的导电性正圆柱管(18)内延伸。如在图1C中最清楚地所示，导电管(18)具有折回其自身以形成外套筒(20)的延伸部，该外套筒在与导电管(18)平行方向上延伸。导电管(18)被连接到地平面(未示出)。如图1C所示，优选地，当垂直于所述偶极元件测量时，每个偶极子元件(12)的每个臂的长度(L1)等于形成单极元件的导电管的延伸部的高度(L2)，该导电管，从而确保了偶极辐射图和单极辐射图发生在相同的频率。如将在本文中阐述的，当由差模激励来激励四条信号传输线(16A、16B、16C、16D)时，两个偶极元件(12、14)实现偶极-到-地面的辐射图。当由共模激励来激励时，导电套筒(20)形成具有单极辐射图的单极元件。两个偶极元件和一个单极元件一起形成三个相互垂直的辐射元件。通过应用差模激励和共模激励两者，多模复合天线(10)能够具有组合的单极和偶极辐射图，从而能够实现接近半球形视场。图2是示出第一和第二个180度的混合耦合器(22、24)与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多模复合天线，包括：至少两个偶极元件，每个偶极元件具有两个臂，信号传输线连接至每个臂，所述偶极元件能够被至少一个差模激励激励，以实现偶极辐射图；导电管，所述信号传输线在所述导电管内延伸，且所述导电管形成所述信号传输线的屏蔽；以及所述导电管的延伸部，当由共模激励来激励至少一个偶极元件时，所述延伸部形成具有单极辐射图的单极元件，通过差模激励和共模激励两者的应用，所述复合天线因此能够具有组合的单极和偶极辐射图。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.17 ZA 2014/003631.一种多模复合天线，包括：至少两个偶极元件，每个偶极元件具有两个臂，信号传输线连接至每个臂，所述偶极元件能够被至少一个差模激励激励，以实现偶极辐射图；导电管，所述信号传输线在所述导电管内延伸，且所述导电管形成所述信号传输线的屏蔽；以及所述导电管的延伸部，当由共模激励来激励至少一个偶极元件时，所述延伸部形成具有单极辐射图的单极元件，通过差模激励和共模激励两者的应用，所述复合天线因此能够具有组合的单极和偶极辐射图。2.根据权利要求1所述的多模复合天线，其中，所述导电管是正圆柱形导电管，并且通过折向所述圆柱形导电管自身的所述圆柱形管的延伸部形成所述单极元件。3.根据权利要求2所述的多模复合天线，其中，所述圆柱形管的延伸部被折向所述圆柱形导电管自身、并且大致平行于所述圆柱形导电管进行延伸，并且所述偶极臂是圆柱形元件。4.根据权利要求2所述的多模复合天线，其中，所述圆柱形管的延伸部被折向所述圆柱形导电管自身、并且从所述圆柱形导电屏蔽向外展开，以形成圆锥部分，并且每个偶极臂是由向所述偶极臂的自由端加宽的板材制成，以形成大致扇形偶极臂。5.根据前述权利要求的任意一项所述的多模复合天线，其中，当垂直于所述偶极元件测量时，每个偶极元件的每个臂的长度等于形成所述单极元件的所述导电管的所述延伸部的高度，从而确保所述偶极辐射...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴维·沙尔克·范·德·梅韦·普林斯卢，皮特里·迈尔，罗布·马斯坎特，玛丽安娜·瓦莱丽芙娜·伊瓦希纳，
申请(专利权)人：斯坦陵布什大学，
类型：发明
国别省市：南非;ZA